此前,深圳博物馆展出了一样东西,引起了人们的关注,不少到场参观的人表示非常激动,大家到底去看了什么?原来,此次展出的是100克月壤,它被静静地陈放在水晶樽当中。 月球土壤:中国国家博物馆GB93484号藏品 那么,月壤到底有什么特殊?它和地球土壤有什么不同?为什么要研究月壤?科学家都从中发现了什么? 实际上,随着嫦娥五号的顺利回家,许多人都好奇一个问题,那就是中国人,为什么一定要不惜一切代价从月球带回2公斤土? 月球土壤(lunarsoil)是指月球上所特有的土壤月壤研究意味着什么? 中国人一直有着上九天揽月,下五洋捉鳖的梦想,虽然咱们和西方的一些发达国家相比,起步确实太晚了,但是这并不妨碍一代又一代中国航天人不断地逐梦。上世纪时,美国送给了咱们1g月壤,它看起来甚至没有黄豆大,我们通过这一点儿月壤样品开启了探月之旅。 1978年中美建交前夕,美国送给中国1克重的月壤 到了2020年12月19日时,咱们的嫦娥五号顺利回家,将1731克的月壤带回了祖国。无数中国人翘首以盼,希望这些月壤样品能够为咱们带来更多的惊喜。不过许多人在不了解我国的对月探索计划时,总是会觉得,投入了大量的人力和财力,就是为了运回月球上的土,这看起来未免也太不划算了。 所以,为什么中国人要不惜一切代价,从月球带回这2公斤土呢?接下来就来聊聊,月壤的研究到底意味着什么,它到底能为我们带来什么? 月球样品实物在上海展出 首先,大家要明确一点,那就是月球土壤和地球土壤的差异还是很大的。 虽然从距离上来看,地球和月球的距离并不是特别远,并且基本是处在同一位置接受太阳照射的。 但是地球上不仅有大气还有磁场,而月球则处在近乎真空的环境当中,并且作为地球的卫星,它在这些年其实为咱们抵挡了不少撞击,因此其土壤中有不少陨石的碎片。 所以从本质上来说,月球的土壤不仅直接暴露在辐射之下,还在经年累月当中,不断被风化,变成了异常干燥和锐利的模样。 显微镜下的月壤 以上这些特质是我们必须研究月壤的原因之一,而最重要的是,我们的目标是载人登月甚至是在此之上建立基地。 因此月壤是咱们能够隔空了解月球的最好中介,它对于中国的探月工程持续推进起着至关重要的作用。 毕竟在未来,我们会将中国宇航员送上月球,甚至在条件允许的情况下,让他们长期驻扎在那里。 因此不论是飞行器的降落、驻扎,亦或是宇航员在探索工作中不可避免地行走,都与月壤息息相关。 嫦娥五号(Change5)为中国探月工程的收官之战 大家在观察月壤的时候并不会觉得它有什么特别,除了有些干燥和地球上的沙地土壤有些相似之外,似乎也没什么神秘的。而事实上,月壤由于长期暴露在太空辐射真空并且处于微重力的环境之下,其电磁特征和黏附力都发生了改变。 这种变化再加之干燥,会让看上去平平无奇的月壤变得异常锋利。毫不夸张地说,即使穿上里三层外三层的宇航服在月球上扬起一把沙子,都可能会造成恐怖的灾难。 要知道,这些细小的微粒可都是尖刀一般的存在。所以为了未来我国的宇航员能够顺利登月并且在这之上工作,将月壤研究透彻是咱们必须要做的事情。 通过30倍的显微镜更加细致地观看月壤 其次,月壤就像是一本古老的书籍,藏着太阳系的秘密,为什么这么说呢?还是月球的环境有关,月壤不同于地球上的土壤,这么多年并未受到多重因素的影响,对其影响最大的就是太阳辐射。 太阳辐射波谱(地球) 所以科学家认为通过对月壤进行持续的探索,或许能够解开远古太阳系的谜题,毕竟几十亿年前太阳风从月壤之上拂过时,曾留下了自己的倩影。 当然作为地球的唯一宝贝卫星,月球的土壤当中应该还藏着地球的秘密,毕竟地球的大气在潜移默化中也影响着它。 月球可能还保存着早期地球其他的演化信息,哥伦比亚大学的一位太空生物学家认为,月球是个保存大量早期地球物质的宝库,其表面可能存有来自地球陨石的有机体化石。 月球表面遍布陨石坑 可见,咱们之所以费劲儿地从月球带回一些土,是因为月壤确实有着非凡的价值。研究它不仅有利于未来中国的探月计划,对于解开地球及太阳系的远古谜题也很有用。 当然,月壤的价值还体现在它其中含有的大量珍贵矿物,万星计划产业发展联盟的副理事长刘语霏甚至直接指出,月壤是开启地月经济的钥匙。 太空风化作用过程及不同矿物相的响应模型月壤的价值与研究 别看月球之上没有生物,并且常年处在太阳的暴晒之下,其实月球土壤当中的矿物成分非常多,当然大家最关注的还是月壤当中的氦3,这种元素是核聚变当中非常重要的成分。 资料显示稀有气体在细粒月壤中平均含量很高,有些月壤细粒粉末中稀有气体标准状态下含量高达0。11cm3g,相当于10191020原子cm3。 月球正面与背面月壤中氦3资源量的分布 可见,面临地球能源枯竭的人类,对月球之上的诸多发现还是非常满意的。尤其是像氦3这种元素,在地球上实在是太稀有了,而目前可控核聚变的研究对它的需求又很大。所以为了能够推进新能源的发展,现在不少国家应该都动了前往月球去采矿的心思。 因此,别再认为科学家费尽心思让嫦娥5号从月球运土的行为是在做无用功了。不论是月壤本身的价值,还是它对于未来的意义,都值得我们不惜一切代价取得它。 氦3是核聚变的理想燃料 值得一提的是,大部分人对月壤的关注点一开始都有些跑偏。在月壤刚刚安全抵达之后,绝大多数中国人都在讨论有关月壤的一种利用方式,那就是拿来种菜。毕竟住在月球上的嫦娥可是种了月桂树的,这月壤要是真的能种菜,那岂不是神话照进现实了吗? 很遗憾的是,月壤的成分和特性确实无法拿来种菜。不过科学家认为,未来通过研究利用其他手段对月壤进行改良的话,它成为另外一片沃土也不是没有可能的。 嫦娥四号用完全密封的容器进行实验,棉花种子冒出了嫩芽 2020年,中国航天员科研实验室联合中国农业大学就发表了关于月球土壤的实验研究报告,经过反复的实验操作,得出了不错的结果!月球土壤改良试验 从月球成功运回月壤的事件,其实还是引起了许多国家的关注的,因为别看月球现在是属于全人类的,到了能够登陆以及开发的时候,就会出现先到先得的说法。所以中国的下一步就是要将宇航员送上月球,等待时机和技术成熟,还会建造月球基地。 月球基地构想图 要知道现在往空间站运送物资的造价都很高,那么未来,如果月球基地只依靠地面输送物资的话,肯定是不行的。因此一直以来,科学家都在研究如何才能就地开发和利用月球土壤,使它加入极低的生态循环系统当中。这个项目简称为CELSS,全称为受控生态生保系统。 不过月壤本身因为环境的特性,显得异常的贫瘠。其中的碳和氮都少得可怜,在这种情况下,是无法供给植物正常生长的。所以科学家希望可以通过一些方法,来改良月球土壤,提高它的肥力。 受控生态生保系统基本原理 研究结果显示某些固氮蓝藻能够在模拟月壤上正常生长,并能显著改良模拟月壤的氮肥、碳肥和矿质养分水平,此项研究可为未来月球基地基于月壤资源的植物栽培奠定技术基础。 月球种菜的未来还远吗? 期待在未来能够听到关于月壤的更多好消息,毕竟这小小的一抔土当中可是蕴藏着无数乾坤的!