• 带回月壤能了解真实的月球?那么就先从研究太空风化入手

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    • 发布时间:2024-07-08
  • 6月25日,嫦娥六号探测器成功返回地球,人类首次在月球背面“挖土”之旅宣告成功。在对月壤的科学研究中,太空风化是每次必须要面对的问题,对更好地认识月球表面物质演化过程具有重要意义。


    所谓太空风化,是指暴露在太空环境中的天体表层受到宇宙射线照射、太阳风粒子轰击、微陨石撞击等所经历的一系列变化过程的总称。这一过程既会导致岩石或者矿物机械破碎的物理变化,又会产生新的矿物相而导致化学变化。太空风化研究是分析和理解微陨石撞击、宇宙辐射,以及太阳风粒子轰击与天体表面物质的相互作用过程和机理,能让科学家认识天体表面物质演化和空间环境变化过程。

    风化作用按因素和性质分为物理风化作用、化学风化作用和生物风化作用三种类型。物理风化作用使得岩石只发生机械破碎而化学成分未改变;化学风化作用则由于岩石在氧、水和溶于水中的各种酸作用下,发生分解而化学成分发生改变;生物风化作用是指生物活动引起地表岩石分解破坏作用,既包含引起机械破碎的生物物理风化作用,又包含造成岩石化学分解的生物化学风化作用。

    公众所了解的风化作用都发生在地球,指的是地表或接近地表的岩石在温度变化,空气、水、生物作用和影响下所产生的物理和化学变化的总称。与月球相比,地球被一层很厚的大气层包围着,所发生的风化作用与太空风化截然不同。

    人类对太空风化的认知还只是冰山一角,且主要来自对月壤的研究。截至目前,人类共对月球进行了11次采样返回。2020年底,我国实施的嫦娥五号任务就是其中之一,所带回的月壤是月球表层太空风化的产物,成分主要包括玄武岩岩石碎屑、角砾岩、胶结物和玻璃珠。最新研究结果表明,嫦娥五号月壤主要由直接来自EM4玄武岩的物质组成,或者代表了这些玄武岩受不同程度撞击作用导致的破碎及部分至完全重熔的产物,另外含约7%-8%的非月海物质组分,以及约1%的微陨石组分。

    月壤颗粒微小且微观结构复杂,极大地限制了人们对太空风化作用机制的认识。近年来,通过研究嫦娥五号月壤纳米尺度微观形貌、晶体结构及化学成分,我国科学家研究了单颗粒表面多相物质在相同太空环境下的不同微观结构和成分变化,并构建了太阳风氢注入与加热扩散丢失的动态平衡模型。

    嫦娥五号带回的月壤已发放7批次共85.48克科研样品,取得的科研成果涵盖月球演化与撞击历史、太空风化作用与机制,以及资源利用等多个领域,推动了我国行星科学的发展。

    对于嫦娥六号首次在月球背面南极-艾特肯盆地采集回来的月壤样品,科学家认为更具科研价值。这些珍贵的月壤样品,或能帮助科学家查明深部月壳物质组成乃至月幔物质组成、南极-艾特肯盆地的形成时代,以及进一步探讨着陆区风化层形成过程及其周围地质单元的岩浆活动等科学问题。(来源:科普中国)

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