2019年1月3日,馮·卡門撞擊坑迎來了一位特殊訪客,中國玉兔二號月球車。這是人類探測器首次穩穩落在月球永遠背對地球的一面,此前,那片區域像封存在宇宙里的古老日記,沒人真正翻開過。短短幾年,玉兔傳回來的數據讓全球科學家連呼月球課本要改了,它到底在月背看到了什么?嫦娥工程又憑什么被稱作人類探月的里程碑?
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去年夏天,玉兔二號的全景相機在月壤里揪出了幾顆特別的小珠子,直徑15到25毫米,半透明,要是能伸手摸一摸,大概會有磨砂玻璃般的質感。這些小珠子跟阿波羅任務帶回來的黑色玻璃珠完全不同,多光譜儀查出來,它們有著鋁元素多、鐵元素少的硅酸鹽,還有一點點含水的礦物。科學家順著軌跡推算,再結合形態模擬,發現它們不是火山噴出來的,而是2800萬年前一顆碳質球粒隕石高速撞上月球的瞬間產物,撞擊產生的熔融物在月球真空、低溫的環境里快速冷卻,變成了透明的玻璃,后來又被其他隕石濺起的物質埋住,才保存到現在。
很多人覺得月球上的石頭都是幾十億年前的老古董,但這幾顆玻璃球才2800萬歲,相當于月球的青少年時期。這點打破了之前不少人覺得月球早就沒動靜的想法,也第一次把撞擊熔融—急速冷卻—玻璃固化的完整過程擺到了月背,證明南極-艾特肯盆地周圍還有年輕的撞擊痕跡,給科學家校準月球撞擊頻率提供了關鍵依據。
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2019年7月,玉兔的紅外成像光譜儀在一個直徑才幾米的年輕坑邊上,發現了塊墨綠色的碎屑,看著有膠狀的光澤。地面實驗室對著同一區域的光譜數據重建分析,發現這塊碎屑里橄欖石和低鈣輝石占了大頭,跟月球表面常見的高鈣輝石石頭不一樣,反而特別像月球深處月幔的成分。研究團隊猜了兩種可能,要么是隕石撞擊把月幔的碎片翻到了表面,后來微隕石不斷砸、太陽風不斷吹,讓碎片表面形成了一層像玻璃一樣的膠結殼,要么是撞擊產生的熔融物跟月壤里的納米鐵混在一起,變成了非晶和納米晶交錯的結構,看起來就像凝膠。月幔的物質很少能跑到月球表面,這塊石頭卻把月幔的秘密帶到了我們眼前。不管哪種猜想對,都說明月背薄薄的風化層下面,可能存在很多月幔化石,給驗證月球早期巖漿洋分異后,橄欖石沉到深處的說法提供了現場證據。
2024年6月,嫦娥六號從月背帶回來1935.3克月壤,其中50顆玄武巖碎片的年齡測定結果,讓科學家們吃了一驚。最晚的一次火山噴發居然發生在28.3±0.5億年前,比之前根據月海玄武巖算出的時間,足足晚了14億年,還有一顆碎片更驚人,已經有42億歲,是目前人類拿到的最老的月球玄武巖。想想看,地球28億年前還處在少年期,月球居然還在噴火山,這跟我們印象里冷冷清清、早就冷卻的月球完全不一樣。以前大家覺得月球的火山活動在40多億年前就停了,嫦娥六號的樣品直接把這個截止日期往后推了14億年。這說明南極-艾特肯盆地深部,可能還存在富含產熱元素(比如KREEP元素群)的局部熔融層,給搞清楚小型類地天體什么時候徹底涼下來提供了全新的樣本。
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玉兔和嫦娥一起給月背做了次全身掃描,用淺層雷達畫出了0到500MHz的剖面,第一次發現月背下面有70米厚的風化層,是五次大規模隕石濺射物堆出來的千層糕,粒子輻射劑量儀還測出來,月背的輻射通量比正面高8%到12%,但電子擾動的強度卻低了一個量級。這對以后在月背建低頻射電天文陣列,或者建載人用的輻射防護站,都給出了能直接用的數值依據。
2007年嫦娥一號拍出全球第一幅7米分辨率的全月圖,到現在嫦娥二號飛過去探測圖塔蒂斯小行星,從嫦娥三號創下月面工作時間最長的紀錄,到嫦娥四號攻克月背通信和著陸的難題,再到嫦娥五號、六號分別從月球正面和背面帶回樣品,中國用16年走完了繞—落—回—巡—采的完整探月鏈條,還攢出了一整套自己的技術體系,從深空測控、中繼通信,到月面采樣、同位素測年和微區分析,全是自主研發的。
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更難得的是,很多探月任務會把數據和樣品攥在手里,嫦娥工程卻不一樣,約3TB的高等級科學數據、1600多件月壤樣品,全面向全球開放。現在已經有十幾個國家的團隊用這些資源,在Nature《Science》上發了十多篇合作論文。這其實是在告訴大家,探月可不是搶地盤,而是全人類一起找宇宙答案的事,嫦娥工程做的,就是把月球變成全人類能共享的科研寶庫。
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