解读嫦娥六号:月背的秘密,这次能解开多少?丨专访行星地质学家肖龙

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嫦娥六号计划于5月3日发射,将挑战人类首次月球背面采样返回。如果成功,人类将首次直接获得来自月球背面的珍贵样本。互动:一齐来挑战!点击参加登月采矿资格考试>>

 5月2日,海南文昌,嫦娥六号即将启程。

5月2日,海南文昌,嫦娥六号即将启程。

而对于行星地质学家肖龙来说,他期待嫦娥六号采集的样品带来月球火山活动更多的证据,以及更多的月幔的成分信息。

肖龙是中国地质大学(武汉)教授,曾担任国家航天局探月与航天工程中心科学顾问、嫦娥三号和嫦娥四号科学数据研究核心科学家团队组长和副组长。嫦娥六号发射前,他接受南方+记者专访,介绍他对此次任务的期待,以及对未来月球科研站乃至载人探火的畅想。

肖龙。 受访者供图

肖龙。 受访者供图

从月球背面“挖掘”月幔成分信息

南方+:人类对于月球背面了解有多少?实现人类首次月背软着陆和巡视勘察的嫦娥四号和玉兔二号,让我们对月球背面有哪些新的认识?

肖龙:嫦娥四号之前,人类对月球背面的了解,都是通过月球卫星进行遥感探测,发现背面的形貌、撞击坑确实和正面大不相同。主要表现在背面高地布满了陨石坑,岩石主要是斜长岩。正面有大量的玄武岩,月球的火山活动主要在月球的正面。

背面还有月球上最大的一个撞击坑——南极-艾肯盆地,直径有约2500公里,深约13公里,是月球最大的“伤疤”。嫦娥四号就落在南极-艾肯盆地中的冯·卡门撞击坑内。以前有猜想认为南极-艾肯盆地撞击可能挖出了月壳深处甚至月幔的物质,但是嫦娥四号没有发现月幔橄榄岩。可能原因就是撞击使得月幔的物质熔融了,所以没有探索到直接来自于月幔的物质,因此很多认识还要进一步去探索才能得到。

玉兔二号拍摄的嫦娥四号着陆器。 国家航天局探月与航天工程中心供图

玉兔二号拍摄的嫦娥四号着陆器。 国家航天局探月与航天工程中心供图

南方+:嫦娥六号即将发射,将进行历史上首次月背采样返回。您期待采集的月壤告诉我们什么?

肖龙:嫦娥六号预计落在南极-艾肯盆地内东北方向的阿波罗盆地地区,这里有一些平坦的区域,可能是火山喷发的熔岩充填形成的。作为采样点,地形平坦从工程上比较容易实现一些。

如果嫦娥六号落到预想的区域里,预计它将采回大量的玄武岩,另外还有一些通过撞击溅射过来的高地物质。我们希望从这些成分信息了解到月球背面火山活动的时间和火山岩的成分。月球背面的火山活动比较少,但是为什么少?之前对嫦娥六号着陆点的遥感数据分析,不同的科研团队得到了不同的结果,有些认为(火山活动)是比较年轻的,现在就需要验证火山活动具体什么时间?有没有更年轻的火山活动?如果有的话,为什么在那个地方会有年轻的火山活动?火山岩浆主要来自月幔,它的成分信息可以反推月幔的成分信息,它具体由什么组成?这些样品可以帮助月球“二分性”的成因问题。

海南文昌发射场外,各地观礼者等待嫦娥启航。

海南文昌发射场外,各地观礼者等待嫦娥启航。

嫦娥五号带回了“金钉子”

南方+:您和国内外研究者对嫦娥五号带回来的月壤进行了深入的研究。有哪些新发现?

肖龙:嫦娥五号采样点选在月球正面风暴洋北部的吕姆克山地区。因为根据遥感地质的解译,认为这里火山活动年龄要比阿波罗采样的位置都要年轻。后来样品回来以后确实证明了月球上有年轻的火山活动,是在20亿年前,这是最大的成果。

根据火山活动时间,科学家引出一些其他问题,包括以前的月球热演化历史的理论需要重新解释。另外这个年龄还可以帮助我们来修正月球表面定年的方法:针对没有样本的地方,科学家是用行星表面所记录的撞击坑的大小和数量来估算年龄,撞击坑的直径越大、数量越多,说明它越老,反之就越小。这是国际上通用的方法,但需要样品来“定标”,阿波罗样品定标在30亿年前,10亿年以内也有几个定标点,但是在30亿到10亿年之间没有定标点。嫦娥五号样品相当于给这个模型提供了一个“金钉子”,这是非常重大的贡献。

其他还有发现了新矿物“嫦娥石”,发现太阳风注入形成的羟基物质,有可能是月球水的来源,等等。

嫦娥五号任务在月球上发现的新矿物“嫦娥石”。 国家航天局探月与航天工程中心供图

嫦娥五号任务在月球上发现的新矿物“嫦娥石”。 国家航天局探月与航天工程中心供图

月球盖房子,火星建基地

南方+:今年中国航天日活动上国家航天局也介绍了国际月球科研站的合作进展。其中对月球站的描述是“长期自主运行、短期有人参与”。要达到这一目标,我们还要突破哪些技术?

肖龙:长期自主运行,首先是能源的持续供给。月球一个夜晚相当于14个地球日,没有光照、太阳能无法供给的情况下,我们怎么维持设备在夜间的运行,至少能够生存下来?这是一个挑战。包括太阳能的转化如何实现?能不能利用核能?这是最大的问题。另外科研站里的科学实验和研究,装置如何去自主运行并传回数据,也面临一些技术问题。

所以有人类参与是非常必要的。比如一些仪器的维修,或是增加一些新的装备等,这些当然是一个长期的过程。

另外长期在月面工作,需要盖房子。嫦娥八号任务就要考虑原位资源利用了,比如利用月壤做砖头、盖房子,就要做一些原位建造的实验了。科研站是一个长期的任务,所以在技术验证之后,就要认真考虑利用月球的土壤搞基建,修路盖房子。另外还可能就是利用原位的材料进行科学实验,等等。

我认为科研站的两大任务,一是进行对月球的更详细的探测,二是进行更多的科学实验。月球表面的真空、大温差、高辐射环境,在地球上是很难制造出来的。而这个环境在新材料、医药领域有可能发辉它独特的作用,就像我们的空间站上有很多的实验,月球又是另外完全不同的环境。

肖龙带领团队进行类火星地貌对比研究。受访者供图

肖龙带领团队进行类火星地貌对比研究。受访者供图

南方+:最后把目光投向火星,火星采样返回比月球难多少?什么时候我们才能够载人登火,乃至建立火星科研站?

肖龙:肯定火星要难。火星有大气层,好的方面是可以帮助减速,但是由于存在大气运动,所以着陆是存在一定的风险的。此外因为距离远,地火通信时间延迟非常长,着陆期间不能及时发指令等。天问一号已经实现了软着陆。进一步实现精准着陆还有挑战。

天问三号要实现采样返回,另一个挑战是样品安全。火星有可能存在地外生命,存在微生物。我们要保证它不受污染,也不能让这些微生物释放出来造成生物入侵灾难。我们国家在天问三号的任务规划中,对这一点也很重视。

至于载人登火,我觉得为期不远。去火星必须要有一个相对长期的可居住的地方,叫科研站或者基地也好。第一代火星移民可能移民几个月或者几年,甚至有些人去了就不想回来了,这都有可能的。

我们国家也在做大推力火箭,SpaceX走得更快。按照现在的发展速度的话,我估计再过20年,本世纪中叶,火星科研站的目标完全可以实现。

肖龙进行类火星地貌对比研究。 受访者供图

肖龙进行类火星地貌对比研究。 受访者供图

【采写】南方+记者 王诗堃 徐勉 赵威 发自海南文昌

【摄影】南方+记者 董天健 发自海南文昌(除署名外)

【统筹】 张志超 余佩 秦文纲 贺达源

编辑 钟金秀
校对 蒙骏鸿
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