2024年5月15日星期三

中國嫦娥五號重大發現!為何美國300多公斤月壤都沒這些成果?

導語

2020年12月17日,中國嫦娥五號成功帶回月球樣本,這批樣本包括了約1731克的月壤樣本,以及未經污染的月岩樣本。
這其中包括來自月球表面的21克、地下的加熱樣本46克,以及由月球土壤粒子、岩石和玻璃泡沫組成的月壤樣本1664克。

中國科學家在對這些樣本展開研究後,發現了月球上的一些新現象和新成果。
不僅如此,隨著這些月壤樣本的研究,中國科學家還在2021年和2022年相繼發表了《月球表面仍然有熔岩在流動》和《嫦娥五號帶回的月壤中含有活性化合物》等有關月壤的研究成果。

這些成果不僅為中國未來在月球上建立基地提供了重要的科學依據,同時也讓我們對「嫦娥五號到底帶回了怎樣的月壤」有了更直觀的認識。
那麼透過嫦娥五號帶回的1731克月壤樣本究竟發現了什麼?
美國當初帶回的300多公斤月壤中為何卻沒有發現這些成果呢?

一、月球上的熔岩仍在流動。

2021年,中國科學家根據嫦娥五號帶回的月球樣本的成分和形貌特點,發現在月球表面有著熔岩從高處流動到低處的現象。
這現像是在月球表面形成火山口後,火山口中的熔岩在流出後會在月球表面形成一條河道,最終流淌到低處的平原上並形成一些火山口。

在火山口形成的過程中,月球表面所形成的坑洞則會在這些火山口形成後被一一填滿,而在形成的過程中則會在坑洞的邊緣形成熔岩的堤壩。
這些堤壩則會在火山口中的熔岩全部流出後被佈滿,而當月球表面的溫度下降後,這些堤壩則會變得非常堅固,並在月球表面的風化過程中被保護下來。

而當月球表面的熔岩再次流動時,就會從先前的堤防中再次流出,而這些流動的熔岩則會在月球表面留下一些痕跡。
在嫦娥五號著陸點光谷著陸點的照片中,科學家在照片中發現了一些月球表面上的熔岩流動的痕跡,這些痕跡在月球表面上有著十分明顯的特徵。

因為這些痕跡中所流出的方向都是從地勢較高的區域流到地勢較低的地方,而在流動的過程中還會形成一些天然的堤壩。
而這些堤防形成的邊緣也是相對比較平坦的,但在月球表面風化的過程中則會形成一些坑洞,最後形成一個個的小火山口。

這些痕跡的特徵和在地球上所流出的熔岩所形成的痕跡有著很大的相似,而這些痕跡則是在月球表面的熔岩流動後所形成的。
這些痕跡的形成也顯示出月表面所流出的熔岩仍處於一個比較新的狀態,還有著較高的流動速度。

而月球上的熔岩流動的時間也是相對較近的,經過科學家的計算,這些熔岩流動的時間距今大約在一千萬年以內,這個時間跨度相當於是在地球上人類出現的時間很近的地方。

而月球表面上的熔岩流動的存在還是對以往所認知月球地質壽命的一個顛覆,傳統上認為月球上的熔岩流動只是在月球誕生的前幾億年出現過,而在後來的40億年中則再也未出現過。

二、嫦娥五號帶回的月壤中含有活性化合物。

2022年,中國又發現了一項重大的成果,那就是嫦娥五號帶回的月壤樣本中含有活性的化合物。
這些活性的化合物一般指的是在較低的溫度和壓力下,就會進行化學反應的化合物,主要包括水和二氧化碳等。

在月球的常溫常壓下,水和二氧化碳並不會發生化學反應,但在高溫和高壓的環境中則會發生化學反應。
並且在太陽光的照射下,月球表面的溫度會變得非常高,這使得月球表面的水和二氧化碳發生一些化學反應。

而當月球表面的溫度下降時,這些活性的化合物會被保存起來,隨著​​溫度的下降,這些化合物則會根據環境中的溫度和壓力條件發生化學反應。
而在嫦娥五號帶回的月壤樣本的研究中,科學家不僅發現了月壤中含有水和二氧化碳,同時也發現了月壤中含有甲烷甲醇等化合物。

這些化合物都是在月球表面的水和二氧化碳基礎上發生化學反應而形成的,而它們又能夠將水和二氧化碳轉化為氧氣氫氣、甲烷以及甲醇等其他活性的氣體和化學物質。
在月球上建立一個氣體和化學品生產基地,就可以透過光熱轉化技術將月球上的水和二氧化碳轉化為這些氣體和化學品,從而實現在月球上的氧氣、水和化學品的自給自足。

這樣也能夠大幅降低將這些物質送到月球上的成本,同時也能夠大幅減少運輸的次數,為未來在月球上建立基地帶來很大的幫助。
而月球上的這些活性化合物則是中國探月探測的重大發現之一,和美國所帶回的月壤的成分有著很大的不同。

三、美國300多公斤月壤的探測。

美國在上世界七十年代所進行的阿波羅計畫中,一共帶回了300多公斤的月壤樣本,並且在此之後還將240多公斤的月壤樣本對外出售。
因此在人們的印像中,美國所獲得的月壤樣本比中國所獲得的月壤樣本要多很多,但實際上這些月壤的樣本並沒有分散到各國的科研機構中進行研究,而是被美國一家所壟斷。

美國在1969年首次登月,但這次登月並未帶回月壤樣本,直到1972年才將約382公斤的月壤樣本帶回地球
這些月壤樣本被分為兩批,其中有220公斤的月岩樣本,還有約150公斤的月土樣本。

在這其中還有來自不同地區的月壤樣本,但這些樣本的數量和質量都會直接影響著科學家所能夠獲取的信息,因此美國所帶回的月壤樣本數量並不是很大,而且還沒有中國所帶回的那些月壤樣本來的新鮮。
而美國所帶回的月壤樣本都是來自月球表面的,對地下的月壤樣本並沒有太多的研究,而且這些月壤樣本還是在較早的時間中帶回的。

因此在美國所帶回的月壤樣本中並沒有發現中國所帶回的那些活性化合物,因為這些化合物在月球表面上的溫度和壓強下會根本無法保存,而美國所採樣的月壤樣本中也沒有發現類似中國所發現的熔岩流動的痕跡。
正是因為嫦娥五號所帶回的月壤樣本來自於月球表面,而且所帶回的時間跨度也是很短的,因此在月壤樣本中發現這些活性化合物和熔岩流動痕跡。

而在美國帶回的月岩樣本本身也是來自於月球表面,因此在月岩樣本中發現這些活性化合物的可能性也是很小的。
嫦娥五號當初選擇的著陸點是在月球最大的月海——「風暴洋」的平原上,而這也是月球表面熔岩流動的較為活躍的地方,因此帶回的月壤樣本中就有很高的可能性含有這些活性化合物。

而2022年中國科學家發表論文中所帶回的月壤中含金量非常高,這也是中國所探測到的一個重要發現,而在美國所帶回的月岩樣本中的含金量則是降低很多。
因為在月球上沒有形成類似金礦這樣的礦物資源,月球上的金大多是存在於月壤中,因此中國在對月球資源進行開發的時候,要盡可能的多從月球表面上進行開採,以降低月球開採資源的成本。

結語

月球資源的開發和利用是未來太空探索的重要一環,月球上的活性化合物的發現為中國在未來在月球上建立基地提供了重要的技術支援。
美國與中國在月球探索的差異也展現在月壤樣本的研究中,不同區域的取樣帶來了不同成果,也凸顯了月球表面的多樣性

月球探索的發展也可能引發國際競爭,如何在合作與競爭之間取得平衡將是未來太空探索的重要議題。
月球資源的開發將會引發一系列的社會發展問題,但無論如何,月球探索將會為人類帶來新的技朮和經濟發展的機會。

對人類來說,對月球的探索將會是一種新的嘗試,將會為人類帶來新的未知的探險之旅。



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