500毫克的月球“土特产”被用来做这三件大事

月壤是月球表面月岩长期空间风化形成的，如陨石和微陨石撞击、太阳风和宇宙射线辐射等。月球土壤除了反映月球表面本身的物质组成外，也是记录太阳风与月球表面相互作用历史，以及外来物质扩散信息的重要载体。

中国科学院国家空间科学中心杨亚洲特别研究助理

7月12日，国家航天局探月与航天工程中心举行嫦娥五号任务首批月球“土特产”发放仪式，来自13家科研机构的31份申请通过审核。

共有21个样品，共计17.4764克，其中轻样品6个，共计157.6毫克，岩屑样品13个，共计868.8毫克，粉末样品2个，共计16.45克，这标志着月球样品科学研究正式开始。

经过第一届月球样品专家委员会全体成员的评审和投票，中国科学院国家空间科学中心成功申请了500 mg月球土壤样品。围绕这些样本，中国科学院国家空间科学中心将开展哪些研究？如何科学对待这些珍贵的月球土壤样本？未来可能获得哪些科研成果？带着这些疑问，《科技日报》记者8日采访了中国科学院国家空间科学中心相关专家。

500 mg样品即可满足分析测试要求

据了解，中国科学院国家空间科学中心获得的500 mg月球土壤样品均为粉末样品。

我为什么要申请所有的粉末样品？中国科学院国家空间科学中心研究员刘洋解释说，此次公布申请的月壤样品大多为地表铲样，主要包括岩屑和粉末样品。其中粉末样品较多，申请的概率相对较高。因此，结合自身的研究专长和以往的研究基础，本次申请的所有样品均为月球土壤粉末样品。

500毫克，听起来很小。那么，这种月球“土特产”够做科研吗？

“分析研究时，样本越多越好。但由于月球土壤样品珍贵，为了确保样品申请能够获得批准，大多数研究人员在申请时会采取保守策略来评估所需的样品量。”刘洋说，按照他们的假设，500毫克的样品就足够分析检测了。

月球样品专家委员会主任、中国科学院院士朱日祥曾表示，嫦娥五号带回的样品科研主要有三大成果值得期待：一是人才培养。过去，中国科学家基本上拿不到阿波罗月球样品进行研究。现在，依靠嫦娥五号上“带回”的月球土壤样品，我们也可以培养自己的研究团队；二是嫦娥五号采样区经过了大量的研究论证，通过研究该区域采集的月壤样品，有可能对月球演化的动态过程有突破性的认识；三是对我国后续月球和深空探测具有重要指导作用。

然而，科学研究总是充满未知。“在分析了所有这些样本之后，我们找不到我们想要看到的现象，或者说我们无法回答我们想要解决的科学问题。这也是有可能的。”刘洋坦言，无论如何，利用这些样本开展科学研究，肯定会扩大我们对月球的了解。

不同的样本可以反映月球的不同信息

中国科学院国家空间科学中心专项研究助理杨亚洲介绍，此次分发的月球样品中的光学样品经过粉末或切屑预处理，通常采用环氧树脂包埋，抛光成薄片，可直接用于后续测试分析。但在照片样品的制备过程中，需要将月球土壤颗粒磨出一个平面进行微区分析，因此研磨抛光过程必然会对照片样品造成极少量的磨损。

碎片样品是早期月球岩石受到撞击后形成的碎片，通常保存着原始月球岩石矿物成分的信息。根据杨亚洲的说法，对岩屑进行了岩相学、矿物学和地球化学分析，有望推断岩石成因。在岩屑样品中，相对容易找到合适的矿物进行同位素年代学分析。

粉末样品主要指月球土壤。根据阿波罗背样品的分析结果，月壤的平均粒径在几十微米的数量级。“月壤是月球表面的月岩经过陨石和微陨石的长期撞击、太阳风和宇宙射线辐射风化形成的。月球土壤除了反映月球表面本身的物质组成外，也是记录太阳风与月球表面相互作用和外来物质扩散历史的重要载体。”杨亚洲说。

利用显微分析技术对月球土壤进行了详细研究

据了解，中国科学院国家空间科学中心团队将对获得的500 mg样品进行空间风化、太阳风注入和撞击残留物三项研究，以促进我们对月球乃至太阳系演化历史的了解。

研究人员会用什么研究方法来分析和“读出”他们想要的信息？

杨亚洲解释说，研究团队将利用一些微观分析技术，对月壤颗粒进行详细的微观结构分析和地球化学分析，同时结合光谱分析，探索月壤颗粒与太阳风、微陨石等的相互作用过程。并寻找可能的撞击残留物。

杨亚洲认为，太空风化会强烈改变月球土壤的表面微观结构，形成大量的水泥和纳米铁等。并将在宏观层面上对反射光谱产生影响，这是通过光谱数据准确解读月面矿物成分等信息的主要障碍。通过分析月壤颗粒的微观晶体结构和元素分布特征，研究人员确定了月壤颗粒中空间风化产物的类型，如纳米铁和非晶包覆层，从而探索空间风化在月球表面的主导机制。

同时，月球水可能的来源包括太阳风注入形成的水、富含水的小天体撞击增加的水、月球内部脱气产生的水。刘洋说，太阳风的注入会导致月球表面的含水量和氢同位素发生变化，但目前对太阳风在月球表面引起的水的具体形成和发生机制还不充分。通过研究月球土壤样品中的太阳风注入，有可能揭示这一机制。

然而，陨石撞击残留物通常具有与原始月球岩石不同的地球化学特征，尤其是强亲铁物质的组成。“因此，我们将首先对月球土壤颗粒进行初步筛选

刘洋表示，月球表层相对于其他类地行星能保存更完整的撞击事件证据，识别撞击体的母体可为太阳系动力学模型提供地球化学和年代学约束，但由于以往月表采样点的局限性，缺乏较年轻的地质记录，限制了对太阳系小天体迁移历史的理解。

嫦娥五号着陆区位于月球正面一处名为风暴洋的暗色熔岩平原北部。风暴洋是月球最大的月海，因其处于月表化学异常的KREEP地体内而受到科学界的关注。采样点附近的吕姆克山是一座相对年轻的火山，地处月球上一块规模较大的晚期玄武岩区域内。因此，利用此次嫦娥五号获取的月球返回样品，在月球火山活动和演化历史等方面取得原创性的科学成果，将为我们进一步了解月球地质演化提供重要参考。