嫦娥五号探秘月球风化作用！月球上没有空气，为何有风化作用

2020年12月17日凌晨1时59分，我国嫦娥五号月球探测器成功着陆于内蒙古四子王旗着陆，将1731克月壤带回了地球，这是人类时隔44年再一次实现了月球表面采样返回的壮举。

嫦娥五号带回来的月球样本，对于我国科学家来说意义重大，让我们有了详细了解月球的绝佳研究对象。凭借着这些月壤，我国科学家取得了许多重大发现，举世瞩目。

最近，来自中国科学院地质与地球物理研究所的科学家们对月球表面经历的风化作用进行了深入的分析，让人类进一步认识到了月球表面环境经历的变迁，相关研究成果即将发表于国际学术期刊《地球物理研究快报》上。

你可能会问了：月球上没有风，怎么会有风化作用呢？

首先，风化作用并不仅仅是从字面上理解的意思，自然界导致岩石发生破坏和改变的作用都算是风化作用。

在地球上，风化作用分为物理（机械）风化、化学风化和生物风化。其中物理风化包括热胀冷缩、地壳断层等原因；盐类的结晶作用是比较常见的一种化学风化现象，空气中的二氧化碳溶于水形成碳酸后溶蚀石灰岩也是化学风化的一种；生物风化则在某些程度上辅助着物理风化和化学风化，比如动植物对土壤结构的改变等。

所以，所谓的风化作用，并不一定是风导致的。

在月球上，不仅没有风，也没有生物和大气，地质活动也不如地球活跃，看起来啥风化作用都不太多。不过，由于没有大气层的保护，月球上受到了另一种风化作用的关键影响，那就是太空风化。

顾名思义，太空风化来自太空，其来源也不止一处。微陨石撞击、太阳风及银河宇宙射线的辐射，都是非常常见的太空风化作用。

所谓的微陨石，指的是直径小于1毫米的固体地外物质，别看它们这么小，只要数量足够多，产生的影响也是很大的；太阳风指的是太阳释放出来的高能等离子体，它们的能量很大；银河宇宙射线则是来自太阳系以外的银河系内高能粒子，大部分是质子和α粒子，同样有巨大的能量，它们可以给月球表面的地貌造成巨大的影响。

这些太空风化作用给月球带来的结果，就是使月岩变成月壤，就像地球上的岩石在风化作用下变成土壤一样。

通过对月壤的研究，科学家们能够了解这些太空风化作用与月球表面物质之间的相互作用过程和机制，从而对月球表面物质的演化和空间环境变化过程有一个新的认识。

但是，想要进行这样的分析，并不是一件容易的事情。中国科学院地质与地球物理研究所高级工程师谷立新在接受采访的时候指出：“由于月壤颗粒的尺寸微小且微观结构复杂，难以区分微陨石撞击和太阳风辐照的特征差异，目前科学家对太空风化作用机制的认识还不够清晰。”

为了对月球遭遇的太空风化有深入的了解，研究人员采用了许多方法进行了分析，如单颗粒样品操纵、扫描电镜形貌观察、聚焦离子束精细加工、透射电镜结构解析等。这些让大家不明觉厉的研究方法，帮助研究人员分析了月壤中硅酸盐、氧化物、磷酸盐和硫化物等物质受到的太空风化作用的信息。

谷立新指出：长期暴露在最外面的月壤颗粒表面的矿物相都存在富含硅、氧元素的再沉积层，其下面是太阳风辐照损伤层。这些太阳风辐照损伤层的结构和化学成分变化，则与集体矿物的种类有关。

研究人员同时指出，美国的阿波罗计划和前苏联的月球号探测器虽然也都在月球表面进行过采样，但他们的样品都来自于月球的低纬度地区。相比之下，我国的嫦娥五号采集到的样本则是来自于月球中纬度区域。也就是说，我国的样本分析不仅提供了研究月球太空风化的独特视角，也可以让我们对月球整体遭遇的太空风化作用有一个更加立体的了解。

而且，在此之前人类所了解的月球表面风化过程，基本上都来自于阿波罗计划。美国科学家在月球上发现了一种胶结物，是其典型的太空风化产物。这种胶结物是在微陨石撞击月球的过程中，溶解少量物质并与周围的玻璃和矿物碎片胶结在一起形成的。在其内部，有着许多纳米颗粒以及囊泡等微结构特征。

在分析了嫦娥五号的样本之后，研究人员又与阿波罗样本进行了对比。结果表明，这两份样本在表层微观结构特征方面没有表现出较大的差异。

研究人员同时指出，目前能够确定的只是微观结构的相似性，未来他们还要对月壤表面保存的太阳风注入水进行分析和对比，看看二者之间是否有差别，这也有助于我们更好地了解太空风化对月球的影响。

除此之外，微陨石撞击、太阳风以及银河宇宙射线在月壤的太空风化作用过程中分别造成了哪些影响，仍需要进一步的研究才可以分析。另外，这次研究也有助于我们未来对太阳系其他天体经历的太空风化作用进行分析，不过届时需要根据各个天体的复杂性进行特殊研究。

2021年7月12日，国家航天局举行了嫦娥五号任务第一批月球科研样品发放仪式，来自13个科研机构的申请获得了共计17.4764克月壤样本，而且有的机构获得月壤的申请不止一份。也就是说，在未来，我们有理由期待我国科学家取得更多重大的发现！

在此之前，已经有一些科学家宣布了他们的研究成果。

就在上个月，来自中核集团原子能科学研究院的研究团队宣布，他们利用反应堆中子活化分析技术，对月壤中的各种元素（包括主量元素、微量元素和痕量元素）进行了测定。通过这次研究，我们发现了和美国阿波罗计划不同的月壤元素丰度，这对于人类未来建设月球基地具有重要的参考价值。

其他的研究团队在未来会给我们带来哪些重大发现呢？让我们拭目以待。