“嫦娥五号”带回的土壤中为什么有玻璃？

张雪松

2月22日，“嫦娥五号”采样返回探测器带回的月壤在人民大会堂首次公开亮相，一部分月壤也已经运抵国家博物馆，即将面向社会公众展出。“嫦娥五号”任务不仅是全人类44年来首次取回月壤，也是我们中国人第一次取回月壤，中国月壤的公开亮相顿时引发了全国人民的关注和热议。

在这些月壤中，我们能明显看到褐色的玻璃状物质。然而我们常见的玻璃都是人工烧制的产物，月球上哪儿来的碎小玻璃呢？

美国“阿波罗”登月是50多年前的事情，美国和其他國家的月球基地也还停留在纸面上，很显然月球上的玻璃并不是人工产物。人造玻璃是在高温下产生的，同样的，天然高温环境下也会产生玻璃。

1844年，英国科学家达尔文从澳大利亚获得了一块奇怪的玻璃质石块（后来被命名为达尔文玻璃），当时对它的起源主要有两种解释：一是地球起源说，认为它是火山喷发的产物，或者陨石撞击地球的产物;二是月球起源说，认为它是月球火山喷发或被陨石撞击后飞溅出来的。地球起源说已经被科学研究推翻，月球起源说则得到了人们的普遍认同。

在古人想象中，月亮上有嫦娥和玉兔，苏东坡在千年前还写下了“月有阴晴圆缺”的名句，但望远镜的发明打破了我们美好的幻想。低倍望远镜下月球的环形山历历在目，这些环形山正是月球被各种陨石撞击后的产物。

地球表面有一层稠密的大气层，绝大多数陨石都没落到地面就燃烧殆尽，只有较大的陨石才能落到地面。而月球没有稠密大气层的存在，大小陨石都能撞击形成陨石坑。由于没有大气层缓冲降低陨石的速度，陨石撞击月面的速度普遍超过12千米/秒，碰撞发生时会产生巨大的冲击波和热量，陨石表面和被撞击的月面在一瞬间迅速熔化甚至气化，同时大量物质在撞击时飞溅而出。无论是留在月面还是飞溅而出的熔融状物质，在冷却后都能形成天然的玻璃，这就是“嫦娥五号”月壤中微小的玻璃状石块的来历，也解答了达尔文玻璃的起源。

太阳系的大碰撞时代在39亿年前结束，为月球留下了南极-艾托肯盆地等巨大的撞击坑。此后陨石撞击虽然不那么频繁，但根据美国月球勘测轨道器的观测数据，月球上撞出陨石坑的形成率比先前的计算模型高出1/3。虽然月球没有活跃的地质活动，这种频率的撞击仍能让月球在8.1万年后完成一次变脸。换句话说，由于月球仍在频繁被陨石撞击，大量的玻璃状物质也在源源不断地产生，哪怕是表层的月壤也会含有不少玻璃状物质。月球各处的月壤具体成分大不相同，但数十亿年日积月累下来，厚厚的月壤普遍含有玻璃状物质。