人类首次月背采样返回！月壤明明不能种菜、为何嫦娥又要奔月挖土

2024年6月2日，嫦娥六号在月球背面南极-艾特肯盆地中的预选着陆点着陆，顺利完成月壤采样任务，于2024年6月25日顺利返回地球，还将带回大约2kg的月背样本，实现世界首次月背采样返回。

嫦娥六号成功返回图片来源：央视新闻频道

那么问题来了，嫦娥五号不是已经登月挖过一轮月壤了吗？经过测试发现这月壤还没法种菜……那么干嘛又要再让嫦娥六号跑一趟呢？其实，这绝不是多此一举。

图片截自央视新闻频道

对嫦娥五号的报道接下来，咱们就简单聊聊月壤与地球土壤的区别和研究意义（不只是种菜），以及两次嫦娥取样任务得到的月壤会有哪些差异。

月壤和地球土壤的区别

虽然带个“壤”字，但若要把“月壤”展开成“月球土壤”来理解的话，就总觉得怪怪的，有点“德不配位”。抓一把地球上的泥土，软软的，黏黏的，凑近闻一下，有一股“泥土的清香”。而（如果能）抓一把月壤呢，硌硌的，刺刺的，凑近闻一下，恐怕会当场咳得涕泗横流。为什么会这样呢？因为月壤和地球土壤的生产过程大相径庭。

地球上的岩石在成土的过程中，首先要经历风化作用的洗礼。虽然“风化”只提到了风，但风化可不只是风的刻蚀，还有雨水冲刷、冰川切削、搬运转移、岩缝积水结冰膨胀造成的崩裂以及化学溶解等。

风化过程中，岩石逐渐被分割打磨成细碎润泽的颗粒、粉屑，形成黏土矿物，利于水的储留。雨水在参与风化作用的同时，也把可溶的矿物养分渐渐带到地下，形成各个深度分层。

而生物既因地球土壤受益，也为土壤作出了贡献，它们被大地滋养，死后也归于大地。所以，地球土壤既包含各种矿物质、有机物甚至微小生物等等，是一种复杂的混合体。

但是月球既没有大气也没有水（月球上有水，只是在极地的永久阴影区里面，可能是彗星撞击带来的。），生物更是无从谈起，所以地球上的这些丰富多变的成土手段，月球统统用不上。

月球上的岩石只能在（微）陨石撞击和昼夜温差下逐渐破碎，或者被来自太阳的太阳风、紫外线和X射线超精细加工。微陨石撞击的力度能使岩屑破碎，而撞击带来的高温又能反过来使碎屑重新烧结，最终形成的月壤更像是粗粝不堪、有棱有角的矿渣。

你想一想，如果把玻璃砸成渣，不管你怎么砸，其中的颗粒都是非常尖锐的。科学家把这个过程叫做太空风化。由于大气和磁场的严密保护，只有较大的流星体和一小部分紫外线才能抵达地球表面，所以月球上发生的这些，地球上也很难体会到。

总而言之，地球和月球上的成土过程基本上是互补的，即使只看无机质部分，也有明显的差异：在月壤里还没有发现黏土、云母、角闪石这些通过水合作用形成的矿物，但是却有纯纯的金属铁，而在地球的土壤中，也找不到未被氧化的钛铁颗粒。

说了这么多，弄清楚这些又有什么用呢？通过月壤的研究，我们一方面可以获得月球演化过程中留下的种种痕迹，更确切地了解月球是怎么变成今天这个样子的。此外，有了月壤样本，我们就能更好地了解月球上有哪些资源，同时也能为人类建立月球基地提供重要资料。

那么问题来了，嫦娥五号这不都取过一次月壤了吗？为什么还要来一次呢？

两次采月壤可能有哪些不一样？

2020年底，嫦娥五号已经从月球取得1731克月壤样本，那么这次的嫦娥六号再次取样，又会刷新哪些认知呢？这里的主要看点有两个：一个是着陆点的地质结构不同，一个是月球正面和背面的空间环境不同。

从地质结构来说，嫦娥五号在吕姆克山附近着陆，吕姆克山是月球正面西北部的一座火山结构，着陆位置是火山活动形成的一片玄武岩漫溢区，地质年代非常年轻（虽然说还年轻，但也已经20亿岁了。只是相对月球上亘古来的岩石而言是很年轻。）

这是嫦娥五号着陆位置及月球不同时期岩浆及热演化示意图（2022年10月20日绘制）。图片来源：中国科学院地质与地球物理研究所

而嫦娥六号的着陆地点是南极-艾特肯盆地，这可是整个太阳系中最大、最深、最古老的撞击盆地，撞击力度可能穿透月壳直抵月幔。

所以，这两处取样地点，一新一老，一是火山熔岩，一是天体撞击，一个代表内部活动，一个代表外部力量，我们就可以期待嫦娥六号返回与五号迥然不同的结果。

比如说，从嫦娥五号取得的月壤样本中，通过铀-铅同位素测年法，中国科学家确实发现了20.3亿年前才从熔岩中结晶而成的矿物晶体，一下子将月球冷却，岩浆活动停止时间延后了8亿年左右。

而从嫦娥六号这里，我们却会努力寻找形成于大约42亿-43亿年前的古老岩石，尽可能地了解月球形成早期的历史，特别是地球的这段历史，在地球上已经完全找不到了。在撞击盆地的月球表面也可能有从月幔翻出来的深处物质，如果嫦娥六号能够幸运采集到的话，也会大大推进人们对月球内部结构的了解。

从空间环境来说，月球的正面和背面也有点不一样。虽然从地球上只能看到月球的正面，看不到背面，月球始终以同一面朝着地球。满月前后，也就是月球正面正对太阳的这段时间，月球会被地球磁层的长尾罩住。

这段时间，月球感受到的太阳风“风力”会锐减，而从地球大气逃逸的粒子却有机会到达月球（所谓“地球风”）。而在初一前后，月球走到太阳和地球之间，背面正对太阳，此时的月球则是毫无遮挡地遭受太阳风的轰击，也不再有地球风的吹拂。

因此，和正面相比，月球背面是个被地球关怀更少、受太阳折磨更狠的地方。在月背的月壤中应该更难找到水或含水矿物，而氦-3（一种清洁核聚变能源）的储量则应比正面更丰富。

月球背面具有独特的环境，它几乎没有受到地球的影响，是天文学家用来观测宇宙更有利的地方。假如未来在月球建立科考基地的话，能源、水和氧气这些资源信息都是我们要摸清的，所以通过月壤来了解正面和背面的差异，不光是具有学术上的意义，更具有实际意义。

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审核丨郑永春 中国空间科学学会空间科学传播专家工作室副主任《火星叔叔太空课堂》作者

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