月壤的秘密

作者：Neel V. Patel

6次阿波羅任務總共帶回地球842磅月球岩石與土壤。雖然很多都立刻被用作了研究，但NASA還是封存了很多樣本，研究者們希望將來的才俊們可以用更先進的技術來幫助人類了解月亮的秘密。

這是50年來的第一次這些月壤重見天日。周一，在關於白宮提出的2020年預算的演講中，NASA局長Jim Bridenstine宣布，NASA將向九個不同的美國研究機構發布三個月球岩石樣本，在那裡樣本將被進行實驗室研究和分析。這些發現可以讓我們更加了解月球地質及其在數十億年中的演變，甚至可以讓我們深入了解我們在未來十年最終重返月球時應該注意什麼。

Bridenstine在佛羅里達州的肯尼迪航天中心對觀眾說到：「阿波羅時代的老前輩們知道他們當時所擁有的技術並不是我們今天所擁有的技術，所以他們決定保留樣品……我要感謝，如果可以的話，阿波羅一代，他們保存來這些樣品，讓我們這一代人有機會去研究。」

我們只有一定數量的月球樣本可以在地球上進行研究，而NASA一直持謹慎態度。但是NASA再次推動重返月球計劃，我們就有希望很快獲得更多研究資料。「眼前還有更多的月球樣本，我們將能夠學到更多關於以前的月球的知識，」Bridenstine說。

這些樣本全部在阿波羅15、16和17次任務期間收集，它們都沒有暴露在地球的大氣層中，但以不同的方式被保存下來。例如1972年返回地球的阿波羅17號樣本是1.8磅的真空密封月球核心，其中包含一層分層的岩石，將由九個選定的研究小組中的六個進行研究。 與此同時，另一個團隊可以獲得自1971年以來一直儲存在氦氣中的阿波羅15號帶回的樣品。一些樣品被凍結，其他樣品則保持密封在室溫下儲存。

美國海軍研究實驗室的研究員凱特·伯吉斯說：「我認為這是NASA提供這些新樣品的絕佳時機。」他將帶領團隊研究冷凍的樣品以及氦氣保存的樣品，觀察「空間風化」的影響 - 空間環境與像月球一樣無氣體的相互作用。「在過去的10年或15年中，樣本分析中使用的許多技術和儀器已經取得了重大進展，這些技術和儀器已經成熟到足以提供可靠和值得信賴的數據。」

空間風化中涉及的兩個最大過程是太陽風引起的輻射(可能導致氫和氦被困在月球的最外層)，以及微隕石的影響。這些過程可以極大地影響月球表面層。「更好地理解導致某些特定類型變化的原因將導致更好地解釋我們沒有樣本的表面的成分和歷史，包括月球的其他部分和許多小行星，」伯吉斯說。

這種類型的研究需要使用不同的顯微鏡和光譜儀器，這些儀器可以表徵土壤的結構和化學特性，並真正研究空間風化引起的物理變化。這些儀器的高空間解析度在過去10年左右才真正得到來實現。此外伯吉斯說，測量材料中納米級的氫和氦的能力 - 這對於這次調查至關重要 - 最近五年左右才實現。去年只有伯吉斯和她的同事能夠成功地分析這種月球樣本。

伯吉斯並不是唯一一個強調今天的技術對他們的研究至關重要的人。來自新墨西哥大學的研究員查爾斯·希勒正在開展一項圍繞真空密封的阿波羅17號樣本的研究，這些樣本是從月球的一個區域收集的，這些樣本的溫度很低。這些「冷阱」樣品是獨一無二的，之前實驗室團隊從未研究過類似的樣品。希勒希望利用這些研究來重建月球上揮發物(易於蒸發的物質，如水)的循環，並描繪新月球岩石的特徵。同樣，顯微鏡和光譜學方面的進步使這項工作比過去幾十年更加詳細，並使團隊有機會自己研磨月球岩石。

「我一直是研究這些樣品的倡導者，」希勒說。「在此期間，我與NASA合作制定了處理和這些樣品的策略。周一所有這些計劃都取得了成果，獲得了令人難以置信的回報。」

我們一定會從這些項目中更好地了解月球的過去，但在我們計劃回歸月球時，它們也會讓我們反思一下。「我們如何探索月球並在月球上進行人類活動可能部分取決於對這些樣本的觀察，」希勒說。

正如她提到的那樣，Burgess的工作對於幫助我們理解如何導航和與無氣體天體如月球和小行星的接觸非常有價值，這些小行星直接暴露在我們想要開採和建立永久性前哨的太空中。Shearer和Kees Welten是加利福尼亞大學伯克利分校研究員，領導一個關於隕石撞擊月球影響的項目，他們都相信這種工作可以幫助我們改進樣品採集技術和材料，以便將來對月球和其他太陽系內物體進行研究。

選擇用於研究這些樣本的其他項目將深入了解有機物如何在月球上保存、如何將水鎖定在月球礦物中、以及在月球火山初期形成的物質。Burgess說：「這與阿波羅11號50周年紀念日以及目前國際上對月球的關注一樣，與其他行星樣本返回任務一樣，如OSIRIS-REx和Hayabusa-2，這更令人興奮。」

本文譯自 popsci，由譯者 HW 基於創作共用協議(BY-NC)發布。

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