嫦娥帶回“土特產(chǎn)” 儀器探究月球奧秘

作者： 2020年12月28日 來(lái)源： 瀏覽量：
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2020年12月17日，嫦娥五號(hào)返回器約1731克月壤樣品成功在內(nèi)蒙古四子王旗降落。時(shí)隔40多年后，人類再次從月球上采集到土壤樣品并成功返回。這不僅是中國(guó)航天史里程碑式的成就，也將為人類對(duì)月球的探
　　2020年12月17日，嫦娥五號(hào)返回器約1731克月壤樣品成功在內(nèi)蒙古四子王旗降落。時(shí)隔40多年后，人類再次從月球上采集到土壤樣品并成功返回。這不僅是中國(guó)航天史里程碑式的成就，也將為人類對(duì)月球的探索帶來(lái)巨大的進(jìn)展。
 
　　地球上的土壤是由于大氣、水和生物的共同作用形成的，水和生物腐敗產(chǎn)生的有機(jī)物是構(gòu)成地球土壤的關(guān)鍵因素。月球上沒(méi)有空氣和生物，也極度干燥，月壤的形成過(guò)程與地球土壤完全不同。
 
　　隕石撞擊月球表面形成的礦物粉末是構(gòu)成月壤的主要成分。同時(shí)隕石撞擊產(chǎn)生的能量也會(huì)改變?cè)氯赖慕M成，例如月球表面的一部分物質(zhì)在這一過(guò)程中會(huì)發(fā)生熔融，冷卻后形成玻璃。由于沒(méi)有磁場(chǎng)保護(hù)，月球表面與太陽(yáng)風(fēng)直接接觸，礦物中的二價(jià)鐵離子會(huì)被太陽(yáng)風(fēng)還原為納米金屬鐵微粒，月壤的電磁、光譜等物理特性也會(huì)隨之發(fā)生改變，不再與月巖相同。此外，太陽(yáng)風(fēng)與地磁場(chǎng)相互作用形成的“地球風(fēng)”也在潛移默化地改變?cè)氯赖慕M成，月球表面高緯度地區(qū)存在的赤鐵礦就是受到地球風(fēng)影響形成的。
 
　　月壤的形成是月球本身、太陽(yáng)、地球以及隕石的共同作用形成的，因此研究月壤不僅可以讓人類更深入地了解月球的形成歷史、地質(zhì)演化等問(wèn)題，還可以從另一方向?qū)μ?yáng)和地球進(jìn)行研究。嫦娥五號(hào)采集月壤的地區(qū)是月球上規(guī)模最大的晚期玄武巖之一，與之前美國(guó)和蘇聯(lián)取得的樣品有較大差別，新的材料將為月球研究帶來(lái)大量突破。
 
　　此外，研究月壤也是人類探索月球的必要條件。一方面月壤覆蓋整個(gè)月球表面，無(wú)論是航天器還是人類宇航員，登陸月球時(shí)必須排除揚(yáng)起的月壤顆粒的干擾。另一方面，從月壤中我們可以更深入地研究月球的資源分布，為未來(lái)建立永久月球基地打下基礎(chǔ)。
 
　　月壤研究需要使用各類儀器設(shè)備。由于月壤總量有限，因此研究需要以盡可能少的消耗得出盡可能多的檢測(cè)結(jié)果。我國(guó)對(duì)于月壤檢測(cè)安排是從無(wú)損到少損再到有損。無(wú)損檢測(cè)可以在不損傷或影響檢測(cè)對(duì)象的情況下對(duì)檢測(cè)對(duì)象的表面及內(nèi)部進(jìn)行分析，無(wú)損檢測(cè)的方式眾多，如超聲檢測(cè)、射線檢測(cè)、磁粉檢測(cè)等。在月壤研究中，可以使用X射線熒光光譜法會(huì)樣品進(jìn)行定量與定性檢測(cè)。
 
　　如果不得不損害樣品，對(duì)于月壤的研究也需要盡量選擇僅需要微量樣品的分析方法，例如激光剝蝕電感耦合等離子體質(zhì)譜技術(shù)、顯微激光拉曼光譜、納米離子探針技術(shù)等。這些微量分析技術(shù)僅需要1-15毫克的樣品就可以完成檢測(cè)。在樣品有限的情況下，選擇這些研究方法可以提高樣品的利用率。
 
　　雖然目前分析技術(shù)已經(jīng)達(dá)到了很高的水平，但是月壤樣品來(lái)之不易，為了更好地發(fā)揮其作用，現(xiàn)有的技術(shù)還需要進(jìn)一步發(fā)展，分析方法也需要進(jìn)一步完善。之前美國(guó)帶回的月壤雖多，但是從前對(duì)樣品的保護(hù)存在漏洞，不能排除樣品已經(jīng)被地球環(huán)境污染的可能，我國(guó)此次帶回的月壤將成為驗(yàn)證已有研究的標(biāo)準(zhǔn)，因此需要更慎重地對(duì)待。
 
　　資料來(lái)源：科學(xué)網(wǎng)、科普中國(guó)
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