人类探测器奔月再掀热潮

月球“探幽”，紫台取得新进展

新华日报 2024年7月3日 第11版

嫦娥六号首次登陆月背并采样返回，让我们真正初见月之背面，也让人类探月再掀热潮。

“各国月球计划都在提上日程，未来月球会非常忙碌！”日前，从欧洲参加完月球会议回宁后，中国科学院紫金山天文台研究员吴昀昭发出如此感叹。

近期，其团队对嫦娥五号月壤样品和月球南极的研究均取得了新进展，在国际上连发三篇学术论文。月壤样品和原始月壤有何不同？月球正面、背面、南极又有何不同？记者走进该团队，听科学家讲讲月亮上那些事儿。

月壤，记录了月球的地质演化历史及太阳活动的历史，是人类了解月球、认识月球的第一手资料。从20世纪50年代起，人类对月球开展了100多次探测，10次从月球正面采样返回，通过对这些样品的研究，一点一点揭开月亮的神秘面纱。

在嫦娥五号采样返回之前，前苏联通过月球探测器采集了3次共计326克月壤样品，美国则通过阿波罗计划6次载人登月，带回共计381.7千克样品。“与前9次返回的样品相比，我国嫦娥五号带回的样品更为年轻。”吴昀昭介绍，嫦娥五号的采样地点远离过去美国和前苏联的采样地点，位于月球正面最大的月海风暴洋北部，那里充填着大量的年轻玄武岩。

在没有更“年轻”的月壤样品时，科学家基于遥感获得的光谱，来研究月球表面的矿物组成、元素含量以及太空风化等，对月球高分辨率、高精度的实验室光谱的研究仅局限于较老的阿波罗样品，而遥感光谱的空间分辨率、光谱分辨率以及信噪比都较低，制约了对月球矿物的识别与地质成因解译。

2021年7月，吴昀昭领衔的行星光谱学研究团组申请到了嫦娥五号月壤样品，这让团队得以从遥感研究继而开展实验室研究。“我们拿到的样品包括铲取的表层月壤和钻取的次表层月壤，这为研究月壤剖面的变化提供了宝贵机会。同时，对比实验室光谱和遥感获得的光谱，有助于理解月壤样品与遥感的差异以及样品的代表性。”吴昀昭说。

两年多来，团队对月壤样品进行了极为细致的实验室光谱研究，发现表层月壤比次表层月壤略成熟。与此同时，他们又发现，遥感光谱获得的月壤成熟度又显著大于样品。这是为什么？

“这说明嫦娥五号着陆区未扰动的原始月壤非常成熟，样品相对新鲜是因为着陆时火箭吹走了最表层非常成熟的细颗粒月壤。”吴昀昭解释道，原始月壤、表层和次表层月壤的变化如此显著，说明最表层的太空风化速率非常快。此外，嫦娥五号样品也支持了团队多年前对嫦娥三号月球车光谱的研究结果，揭示了月球最表皮层高度风化，纠正了国际上对于太空飞船着陆后月表变亮机制的错误观点。

基于这一发现，吴昀昭团队认为，月壤样品无法反映最真实的月表情况，在利用样品光谱进行卫星定标及遥感解译时都需要慎重。

小时不识月，呼作白玉盘。自古以来，人类从地球遥望月亮，看到的都是它“白玉盘”似的正面。月亮的背面是什么样子？

“月背高地较多，崎岖不平，还有一个直径约2600公里的超级大盆地，也就是嫦娥六号的着陆区南极—艾特肯盆地。”吴昀昭说，较之月球的正面，月背更为神秘，在嫦娥六号之前从未被采样过，南极—艾特肯盆地又是目前世界上公认的月球上最大、最古老、最深的盆地，它年龄几何？如何形成？这些未知之谜都有待嫦娥六号和全世界的科学家们去解答。

从月球正面，到月背，再到南极，好奇心让人类深入月球秘境。多个国家已将月球南极地区作为未来探测月球的重点区域，例如中国将发射嫦娥七号开展月球南极环境、地质与资源勘察，美国阿尔忒弥斯计划将在月球南极载人登陆等。

月球的南极有什么？有研究认为，由于月球自转倾角很小，两极地势低洼的区域终年无法被阳光直射，存在永久阴影区，理论上永久阴影区可能储存有水冰资源，因此月球南极地区具有极高的科学研究和资源利用价值。

吴昀昭介绍，月球南极地区是两类地体（南极—艾特肯盆地地体和长石高地地体）的交汇地带，经历了高度复杂的地质演化历史。“南极—艾特肯盆地形成之后，月球南极发生了多次大规模的撞击事件，形成了多个直径大于20千米的陨石坑，这对该地区的地形及矿物成分产生了重要的影响。”

目前，其团队已利用重新校正后的月球矿物制图仪数据，对月球南极地区矿物及挥发分（OH/H2O）进行遥感反演研究，产生了南极矿物与挥发分分布图。团队发现，月球南极地区的主要铁镁质矿物为富镁低钙辉石，没有发现明显的橄榄石。“对月球南极地区矿物特征及挥发分分布的分析，将有助于未来的月球登陆点的选择以及月球科考任务的设计。”吴昀昭说。