月球为何备受人类青睐

冯伟民

2003年3月1日，中国正式启动了第一个探月工程，按“绕”“落”“回”3个阶段实施。首先是发射绕月卫星，继而是发射无人探测装置，实现月面软着陆探测，最后为运输机器人上月球建立观测点，并且采取样本返回地球。整个计划将会历时20年。

2021年，我国将“嫦娥五号”从月球取回的首批样品分发给有关科研院所。经科学家夜以继日的研究，已有多项重要成果发布，引起了国内外科学界的很大反响，在民间也获得了广泛关注。

月球激发人类飞天之梦

人类很早就有登月之梦，已有数千年的文字记载。嫦娥奔月、敦煌莫高窟“飞天”图案等都是古人美丽的传说，承载着人类对广袤深邃太空的憧憬与向往。中国明朝人万户被西方航天学界赞誉为第一个尝试用火箭飞天的人，并将月球上一座环形山命名为“万户”，以表纪念。19世纪中叶，法国人凡尔纳的小说《从地球到月球》几乎启发了所有的现代航天先驱者，但那时人类对太空无限的遐想一直都停留在小说层面。进入20世纪，人们观念中关于宇宙空间的科学概念已逐渐形成，为20世纪中叶以来人类实现飞天探月梦想奠定了科学和人文基础。

在人类奔向星辰大海的征程中，探测月球是走向太空的第一站。从20世纪50年代起，人类正式启动了月球探测之旅。苏联和美国花费巨资，多次向月球发射探测器，并成功实现了人类登月的伟大壮举。月球是迄今唯一被人类涉足的外星球。

探测月球利益极大

人类为何对月球有如此大的兴趣，不惜投入大量人力和巨额财力去探索，它会对人类带来哪些影响呢？毫无疑问，实现自古以来探月飞天之梦一直是人类梦寐以求的理想。同时，探究月球的形成和月球与地球的关系、探寻月球矿产资源、建立月球中转站乃至让月球成为人类未来的生存空间等，正成为科学家的研究方向和发展目标，也是公众非常关心的话题。

从历史发展的角度看，无论是过去还是现在，探索太空的神秘现象一直是促进人类科技不断发展的动力，各国先进的技术为探月提供了强大的支撑，因而探月工程成为各国科学家合作与竞争的新领域。并且，人类的太空之梦远不仅仅是月球。月球作为地球的卫星，距离地球最近，两者相隔38万多千米，无线电通信几乎是一瞬間，仅需1～2秒。而地球和火星之间，实现双向通信需要1个小时的时间。所以，月球将扮演连接地球与其他行星的中间站，成为人类奔向太空的第一个落脚点。

科学探测发现，月球具有较低的引力且缺少大气层，这有利于简化轨道器和登陆器登月的操作程序，更容易实现人类的太空任务。因此，月球是人类探测外太空最具有吸引力的目标。

月球具有地球所短缺的一些资源，也是吸引人的一个重要因素。像氦-3（一种氦同位素）大量存在于月球，但在地球含量很少。它可作为一种潜在的核聚变燃料、一种潜在的无限量和非污染能源。因此，丰富的氦-3是人类十分向往的资源。令人鼓舞的是，每一次人类对月球的探测都带来新的发现。像日本“月之女神（KAGUYA）”探测器和印度“月船1号”探测器就在月球表面发现新矿物质分布，以及探测潜在的资源区域。

人类对月球的探测表明，月球北极和永久阴影区域中存在水冰和其他有机化合物。月球陨石坑即使在阳光照射下也有自由水的红外光谱。结合同位素分析，还可以识别月球形成后陨石撞击、太阳风和地球风带来的外来水的影响。如果月球表面的水冰资源充足，可作为支持人类未来移民居住的关键资源。并且，开发这些-250℃环境中的资源将激励人类研发新的科学技术。同时，月球上水冰资源的发现也极大地鼓舞了人类的信心，人类将致力改造月球，建立起一个新的生存环境，让这颗星球有可能成为未来人类移居的新家园。

探测月球将更好地了解地球，有助于揭开月球、地球乃至太阳系起源之谜。“阿波罗”任务采集月球岩石样本返回地球，促使了一种新假说的诞生，即月球很可能是诸如一颗火星体积大小的行星与地球发生碰撞形成的。

中国正在后来居上

在探月过程中，取得月球样品是探测中的巨大成果，对人类认知月球的历史和面貌及对人类未来影响都有重大意义。当年美国尼克松总统访华时馈赠我国1克月球样品，我国科学家如获至宝，做了深度研究，连续发表了14篇研究论文，就此开启了我国探索太阳系星辰大海的征程。进入新世纪，我国探月工程后来居上，“嫦娥三号”“嫦娥四号”的仪器探测，尤其是“嫦娥五号”获取的1731克月壤样品，为我国科学家提供了实样，已经带来了一些全新的月球认识。

中国科学家对月球样品研究发现，月球遭受小行星和星际物质大规模撞击停止后，曾发生过多次火山活动，月球火山岩浆活动一直到20亿年前才终止，这改变了传统的认知，比以往月球样品限定的岩浆活动延长了约8亿年，表明月球在20亿年前还有火山岩浆活动。月球冷却如此之慢的原因尚不清楚，中国科学家表示要解答这一重要命题，需要提出全新的理论框架和演化模型，这无疑对未来的月球探测和研究提出了新的方向。“嫦娥五号”月球样品玄武岩的精确年代学数据还为月球撞击坑统计定年曲线提供了关键锚点，将大幅提高内太阳系星体表面的撞击坑统计定年精度。

在过去的40多亿年里，小行星撞击产生的粉碎、熔融、混合等物理过程在很大程度上改变了月球表面。在太空风化的共同作用下，月球表面形成一层广泛分布、厚2～15米的月壤。美国“阿波罗”计划采集的样品表明，这些月壤粒径大多只有0.1～0.4微米，多数比我们平时关注的PM2.5还要小很多。美国的月壤样品采自6个登月点，苏联的则采自3个登月点。我国“嫦娥五号”选取的采样点与美国、苏联都不同，而不同区域取得的样品有着不一样的地质背景，可以获得许多新的知识和认识。

我国科学家在历次探月中，精确测定了月球表面的土壤厚度。“嫦娥三号”的“玉兔”号月球车搭载了测月雷达，其任务之一是探测月球土壤的厚度，这是人类探月以来首次在月球表面直接进行雷达探测。探测结果显示，“玉兔”号月球车轨迹下方的月壤平均厚度为5米左右。

月壤究竟是如何形成的？月球上没有水和空气，白天温度高达100多摄氏度，晚上又骤降至-200多摄氏度。月岩的温度变化如此之大，使月岩热导率很低，其矿物组成和结构不均一，因热胀冷缩使月岩发生崩解，产生岩屑。另外，太阳风和宇宙射线对月岩的辐射降低了矿物强度，使晶格变形，也可能间接地促进了月壤的形成。此外，陨石碎屑也是月壤的重要组成之一。

2019年1月3日，我国“嫦娥四号”探测器在月球背面的冯·卡门撞击坑成功着陆，对其中一个坑进行详细探测，获得关于月球表面过程的重要信息，对月壤的形成过程有了新认识。科学家认为，小行星高速撞击在厚层月壤上，将月表岩块砸碎的同时也可将月壤压实，并通过部分熔融将其胶结起来，形成月壤层内小陨石坑的壁和底；小陨石坑的壁和底是玻璃胶结的月壤团块，随后团块被另一次小行星撞击并抛射出来，掉落到现在所处的位置，最后碎裂成“碎块坑”。月壤就是在这种反复撞击、砸细又重新胶结成岩的过程中演化成熟。

月壤颗粒微小，但以小见大，见微知著。月壤剖面记录太阳风和宇宙射线的辐射历史，以及小行星对月面的撞击历史。研究月壤可以了解其物质来源、形成过程和演化，可以了解这个星体的物质组成。测出月壤的厚度，就能较准确估算出月壤的总量及相应的资源储量，这对未来开发月球资源具有十分重要的意义。

“嫦娥五号”采集的月球样品为一类新的月海玄武岩，填补了美国和苏联月球采样任务的空白。研究发现，月幔源区的水含量仅为1～5微克/克，表明月幔非常“干”。这一发现也排除了月幔初始熔融时因水含量高而具有低熔点，导致该区域岩浆活动持续时间异常延长的猜想。“嫦娥五号”采样点附近的火山活动更为活跃，持续时间也更长，是研究月球内部能量衰竭，以及更加全面了解月球地质演化历史的理想地点。这意味着，针对“嫦娥五号”月球样品的研究将可能获得与以往不一样的研究结果，对人类进一步认识月球具有独特的科研价值，也将会为预测地球的未来命运提供重要的科研资料。

（责任编辑：吴宇）