人類登月計劃意義重大,一方面證明了人類開始掌握了空間飛行技術(shù),另一方面也把人類帶向了一個新的未來。
美國的成功給后來的國家做出了一個榜樣,多年后的今天,中國也有了自己的技術(shù)可以完成登月。
嫦娥五號則是極為重要的一次任務出行,為什么這么說呢?
從我國的航天計劃不難看出,目前中國已經(jīng)初步完成第二階段的飛行計劃,正在開展第三階段的載人登月和空間站建設(shè)。
嫦娥五號有關(guān)宣傳作品
嫦娥五號的重要性在于它獲取了大量的月球樣本,為我國帶來了眾多研究樣本。
盡管美國在過去完成了6次登月,但面對中國的成就,也不得不謙卑的向中國討要帶回來的土壤。
月球的土壤究竟有何研究價值?為何不少國家都將目光投向了月球?嫦娥五號的土壤與此前阿波羅計劃的土壤有何不同?月球土壤在未來還有怎樣的發(fā)掘意義?
月球動態(tài)模擬圖
本文將從阿波羅登月計劃、嫦娥五號任務、月球土壤研究這三個方面來解答這些問題,接下來一起看看美國曾6次登月,為何還會討要嫦娥五號挖回來的月球土壤?
月球的謎題
關(guān)于登月行動,美國的載人登月和后來幾次的月球勘探計劃有一個很關(guān)鍵的部分,那便是月球地質(zhì)學的發(fā)展。
或許,我們會認為月球作為一顆矮行星,擁有巖石地表的月球并不會和地球有太大差異,更何況許多研究和推論都認為月球的出現(xiàn)是和地球有關(guān)。
人類對月球的勘探有助于月球地質(zhì)學發(fā)展
與地球地質(zhì)學不同的是,月球表面缺少會形成侵蝕作用的水體或者氣體,它也沒有大氣層。
長期以來月球沒有板塊構(gòu)造活動,其重量遠小于地球,同時重力加速度也低,環(huán)境更冷。
在各種因素影響下,月球的殼層、月幔,包括月球內(nèi)部構(gòu)造都與地球有明顯不同。
早期人類對于月球的觀察非常依賴光學設(shè)備,后來有了太空望遠鏡和探月航天器之后才對月球有了進一步的認識。
月球表面
考慮到月球的科學研究價值非常大,上世紀60年代末期,美國決定開展阿波羅計劃,直接利用登月航天設(shè)備從月球上采集樣本。
這是人類首次采集地球以外的天體樣本,盡管地球上有已識別出殘留的月球隕巖,但它來自月球哪里仍然未知。
只有親自考察才明白月球上面到底發(fā)生了什么事。
另外,人們關(guān)于月球的形成也一直得不到統(tǒng)一的說法。
關(guān)于月球形成的一種假設(shè)
早期天文學在達爾文時期,人們認為月球是地球形成初期被地球高速旋轉(zhuǎn)“甩”出去的一部分,但這并不能解釋月球的年齡和角動量。
此后的月球捕獲說,月球共生說,甚至是大碰撞說都從不同角度闡述了月球的活動和形成,但每一個說法都有不完善的地方。
因此,人們才迫切想要明白這件事。
地球上的人類很想搞清楚月球秘密
月球的月海和隕石坑或許是最吸引人的地方,在這兩處地方科學家可以較為仔細地看清月球的地表面貌。
月海區(qū)域的玄武巖被證明是月球早期火山活動的有力證據(jù),這一點在阿波羅飛船登月之前就已經(jīng)被證實。
隕石坑方面一直到1940年,科學界才普遍接受月球環(huán)形山是由天體碰撞產(chǎn)生的。
科學家也根據(jù)相關(guān)的證據(jù)和理論整理出了較為全面的月球撞擊史。
而月球土壤可能是決定一切的關(guān)鍵證據(jù),總之,采集月壤樣本是一定得去做的事。
人類對月球的勘探有助于月球地質(zhì)學發(fā)展
從月球上挖土
美國阿波羅計劃有多次往返任務,從阿波羅11號飛船開始,一直到阿波羅17號飛船,美國一共執(zhí)行了6次月壤攜返任務,并在月球表面采集了2415塊標本。
其中主要的樣本來自于阿波羅15、16、17號,共計383千克。
盡管蘇聯(lián)也對月球土壤進行過收集,但是采集樣本遠不及美國那般。
而在收集回來的樣本中,美國也給中國贈送了一點月壤,只有1克。
僅是1克樣本也給我國帶來了40篇相關(guān)研究論文,但就是這1克月球土壤便讓中國更加堅定了信心要搞自己的登月任務,自己去采集樣本。
而中國也不負眾望,成功將嫦娥五號送向月球,并且此次采集任務全程自動化收集,共收集樣本1731克。
嫦娥五號采集了不少月壤
美國至今已經(jīng)很多年沒有開展相關(guān)的活動,如今看見我國的成果自然也是心動不已,更重要的是:我國這次采集的樣本和阿波羅計劃的有不少信息可以進行更新。
美國阿波羅計劃的月球樣本帶回地球后,科學家通過放射測年后發(fā)現(xiàn),月球巖石標本和地球相比要古老許多。
其中月海區(qū)域的玄武巖標本年齡在32億年左右,高地地區(qū)的樣本甚至達到了46億年。
這說明月球的形成歷史很可能比地球還要早,或許是在太陽系早期就出現(xiàn)了。
人們發(fā)現(xiàn)月球的形成歷史或許早于地球
化學元素分析上,月巖樣本和地球巖石很相像,特別是氧同位素,不過月球的含鐵量不高,部分微量元素極少,并且沒有水含量。
(月壤樣本分析的水含量因地區(qū)不同可能會發(fā)生變化,如今月球水的證據(jù)來自另一個方向的研究)
另外在月巖樣本中還發(fā)現(xiàn)了許多新的巖石巖本,但這些還不夠,至少從樣本多樣性來講是不夠的。而中國這次前去采集的樣本來自于月球北大洋州,位于月球西北部附近邊緣。
五星紅旗在月球上升起
這里產(chǎn)熱元素指標升高,地殼薄,而且火山活動時間夠長,最顯著的特點在于有許多年份較早的玄武巖,鈦、釷元素和橄欖石的豐度較高。
此前這里從未被阿波羅或其他月球任務采樣過。
所以,現(xiàn)在你應該明白,為何美國多次探月,還要向中國索要月巖樣本了吧,因為他們根本沒到過這里,中國這是首次,誰也不知道這里會發(fā)現(xiàn)什么。
那么,距嫦娥五號登月結(jié)束已經(jīng)過去一段時間,我國科學家在上面有沒有什么新發(fā)現(xiàn)呢?
月壤的科學價值
新帶回的月壤樣本不僅充足,而且科學家還發(fā)現(xiàn)了許多極具科研價值意義的證據(jù)。
從地質(zhì)分析結(jié)果來看,新月壤的氧化鈦和氧化鐵的光譜分析可以用于確定地質(zhì)單元的性質(zhì)和邊界。
結(jié)合地質(zhì)學和礦物學,目前在地質(zhì)勘察方面得到了3個結(jié)果。
新月壤有助于人類獲得更多科研結(jié)果
第一是地形分析,北大洋州區(qū)域的母馬玄武巖的平均海拔約為-2145米,最高點在南部,最低點在瑪麗亞G隕石坑底部。
初步證明此地形主要受海脊影響,并沿著海脊局部隆起。
第二是撞擊坑勘測,此地區(qū)存在許多小于2公里的簡單原生隕石坑,大型隕石坑多集中在西瑪麗亞地區(qū),并且分布狀態(tài)也是這里最多。
不少噴射物形成的小型隕石坑是由哥白尼火山和畢達哥拉斯火山的噴發(fā)物形成。
而大部分隕石坑的特征來源目前還處于未知。
月球上的隕石坑
最后一個來自皺紋脊的分析,多出皺紋脊的分析表明這里受到月海盆地環(huán)系的影響。
這從側(cè)面說明,月球在早期經(jīng)歷了許多復雜的地質(zhì)變化,隕石撞擊很大程度上改變了月海區(qū)域的面貌。
另外科學家還從礦物學中仔細分析了含鈦、鐵的巖石樣本,并對這些巖石樣本分布做出了大致的劃分。
有證據(jù)表明月球巖石的分布和形成有相當長的時間跨度,并且年份不同,鎂鐵成分以及輝石成分都有不同。
月球皺紋脊
總的來講,嫦娥五號帶回來的樣本至少可以解決關(guān)于月球年代學、巖石成因、環(huán)境變化以及地球動力學等27個基本問題。
特別是在月球深層地慢特性方面,可以有效評估月球地形結(jié)構(gòu)。
最新發(fā)現(xiàn)的月球水分子,同樣也是在光譜分析中發(fā)現(xiàn)了羥基分子的證據(jù),目前該理論被假設(shè)為水和羥基分子是由太陽風合成而來。
月球的水和羥基分子或與太陽風有關(guān)
未來的月球?qū)玫皆鯓拥拈_發(fā)還不得而知,但我們可以知道,隨著祖國愈發(fā)強大,中國將會一直走在航天領(lǐng)域前端,日后一定會有更多先進的發(fā)現(xiàn)。