原标题:在二千克月壤样本中或许能找到来自地球的陨石
问:作为研究行星的科学家,您首次接触月壤是什么时候?它和地球上的土壤有什么不同?
答:2008年,我在美国亚利桑那州立大学做访问学者时,参加了当地一个宝石展销会,会上有各种稀罕石头,我第一次见到了月球陨石。自己掏腰包,我买了一块小薄片,0.1克月球陨石。随后研究发现,这块小石片表面有烧黑的熔壳,有包含月球上的特殊的元素和同位素,甚至可以测定居地年龄(在地球上待了多少年),完全可以确定它来自月球。当时通过这个0.1克月球陨石,我进行了研究,也发表了论文,与地球土壤的区别主要是微量元素和氧同位素不一样。
问:在中学教材上有一篇课文,说到月球的起源,月球究竟是地球的妻子、姐妹还是女儿?通过2千克月壤样本可不可以判断出来这种关系?
答:月球有很多地球的基因,大部分科学家都认为月球是地球的女儿。月球形成于地球的大碰撞中。在约46亿年前,地球正在形成之际,遭到其他天体的碰撞,碰撞导致的大量地球碎块抛向太空,并围绕地球旋转,最终这些碎块逐渐形成了月球。如果说地球的年龄是46亿年,那么月球的年龄就稍微晚一点,所以说月球是地球的女儿。
嫦娥五号带回来的2千克月壤样本可以让我们获得更多的同位素组成,但很难从中找到月球是地球女儿的直接证据。理论上,地球上有来自月球的石头,月球上有来自地球的石头,但目前月球上还没有找到来自地球的陨石,或许在2千克月壤样本中能找到来自地球的陨石。
问:此前,美国和前苏联已经从月球带回大量月壤做研究,这次中国从月球取2千克的月壤在科研上价值何在?
答:这次我们在月球上的采样点与美国和前苏联的都不一样,他们采过的地方我们就不去,这次嫦娥五号预选着陆区位于月球正面风暴洋北部月海一个月球火山口附近。之所以选择这个地方,是因为美国通过阿波罗飞船带回的月壤研究发现,这些月壤都是31亿年前形成的,由此他们认为31亿年前月球就“死”了,月球是个“死”星。
月球火山口附近的月壤更杂,科研价值更大。通过对月球表面图像的研究,时间越久其表面遭陨石的撞击越多,反之越少,这就是“撞击坑统计定年法”。依据此法,在月海中的火山岩应该晚于20亿年前,在10到20亿年间,若这种推算成立,则证明月球20亿前还有“生机”,而不是30亿前月球就“死”了。这种推断是从月球遥感而来的,但缺乏来自月表的证据,假若2千克的月壤样品能证明这一点,科学家可以重新思考月球演化的历史。
2千克的月壤样品还可以进一步验证“撞击坑统计定年法”的可靠性。假若撞击坑统计定年法的年代划分证明是对的或者错的,月海中的火山岩出现在15亿年前或者18亿年前,那么一些研究成果可以获得更精准的校正,月球的撞击年代曲线可能会发生变化。这种方法也可以运用到其他星球的研究上。从这一角度讲,在月海中取土2千克的价值是相当大的。
问:月球取土工程的安全性、可靠性如何保障,若失败有没有备选方案?
答:嫦娥五号探测器将在月球正面最大的月海风暴洋北部吕姆克山脉附近着陆。工程方面,主要考虑地形、地貌、坡度、光照和通讯条件等因素。科学方面,着陆点要远离以往着陆采样区,以获得与以往不一样的样品,能回答以往没有解决的科学问题。吕姆克山东部区域,有月球上最年轻的火山岩,这里的样品研究意义很大。
月球取土采用的是全过程无人操作,完全依赖于传感器的反馈进行操作,也有失败的可能。如着落点的小环境不好,钻头在钻进过程中遇到比较坚硬的岩石,导致无法钻进;月表月壤比较紧实,导致抓取月壤困难;这些都有可能发生。但是,我们进行了10年的月球取土的模拟实验,无论是着落区地质地貌地图,还是钻探机械设备的模拟取土实验,都作了深入研究,月球取土成功是有很大把握的。
问:嫦娥五号带着月壤样本返回地球后,您有没有可能获得部分月壤样本进行研究?未来还有新的研究方向吗?
答:嫦娥五号的样本回来以后,我们会积极申请获得月壤样本。由中国人自己采集的月球样本进行研究,不再受限于其他一些国家的制约。对于我们国家来说,这是科学发展的一个机会,也是中国贡献世界的一个很重要的方面。
我和我的团队已经着手于火星土壤和岩石的研究。未来,我们希望为中国的火星探索贡献自己的力量。
首席记者杨佳峰