在地质和生物作用下形成的土壤,既是孕育生命的摇篮,也是探寻自然时空奥秘的机器 。可以说,每一粒土壤都是一张记录着历史的书页,而地质学则是整本时间之书 。
除了能探寻地球的起源、历史和结构,地质学也能窥探其他星球上沉睡的秘密,月球就是其中之一 。
月亮总体上是一块大石头,但月亮上也是有“土壤”的,我们称之为月壤(图:wikipedia@Gregory H. Revera)
月宫之中,奥秘探寻
月球是地球唯一的天然卫星 。在地质构成和地形地貌上,与地球相差颇多 。一般认为,月球分为月壳、月幔和月核三大圈层,其中月壳和月幔为坚硬的岩石圈,月核则为塑性软流层 。
月球表面主要分布有月海、月陆和环形山等独特地貌 。例如月海并非指海,而是指月球表面肉眼看上去较暗的巨大低洼平原 。而覆盖在月球地貌之上的固体物质,就是我们常常提到的月壤 。
从月球全球反照率图中可以看到的中部暗区就是月海(左滑看长图 图:USGS)
由于无水、无大气以及特殊的天体位置,让月壤与地球上的土壤有着明显差异 。地球上的大部分土壤含有机质且具有一定的肥力 。而月壤却只是分布在由斜长岩、克里普岩和玄武岩构成的月表基岩之上,由岩石、岩床的碎屑以及撞击产生的玻璃质微粒,并不具备孕育生命的能力 。
地球土壤是由母质再加上气候,生物等作用而形成,而月球土壤则是因为陨石和微陨石撞击,月球岩石被持续的风化,研磨而形成( 图:NASA)
既然月壤并没啥营养,科学家们为何还要费老大劲来采样研究呢?
事实上,对月壤和月球岩石样本的采集,可以填补月球的未知历史,也为研究太阳系的行星演化提供了重要机遇 。从上世纪60-70年代阿波罗登月计划带回的382斤月球物质,到我国嫦娥五号对月壤样品的采集,人类在每一次的登月探索中,都能发现一些未知秘密 。而这其中,行星地质学知识发挥了不小的作用 。
阿波罗计划带回的月球物质陆续被地球空气和水分所污染,已经没有太多研究意义,官方也允许向外界出售了(手动挖土 图:NASA)
2004年,我国探月工程正式立项,规划为“绕、落、回”三大期 。2019年1月3日上午10点26分,嫦娥四号完成了人类探测器首次在月球背面软着陆的壮举,成功登录到月球背面的南极-艾特肯盆地内的冯·卡门撞击坑内 。其携带的玉兔号月球车上的测月雷达也获得了世界上首批月球背面地下结构的数据 。
左滑看月球背面嫦娥四号着陆点全景图(图:CNSA)
“殿前拾得露华新,应是嫦娥掷与人”
(嫦娥玉兔在月球 图:CNSA)
2020年,嫦娥五号实现了我国首次从月球采样返回的任务 。这也是继1976年苏联月球24号采样返回任务后又一次成功的样品采集 。据报道,嫦娥五号共采集回1.731公斤月球样品,是地球上目前“最年轻”的样品 。
科研人员通过对这批样品的玄武岩岩屑中50余颗富铀矿物的分析,证明了月球直到20亿年前仍存在岩浆活动,比之前推测的时间又早了约8亿年,刷新了人类认知下的月龄 。从天外而来的“土壤”,为分析月球热演化历史提供了更具体的新思路 。
除了用于科学研究外,一些博物馆和展览馆也分到了些微标本,感兴趣的可以去看看,试着召唤下外星人(joke)(图:图虫创意)
其次,利用地质学方法对月壤中同位素构成的分析,对未来的深空探测有重要战略意义 。例如月壤中含有的一种清洁、安全的气体氦-3,被公认为一种未来将被广泛应用的核聚变燃料 。若能合理获取并开发氦-3,则能缓解地球面临的资源枯竭危机 。
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