月壤不能種菜，但仍大有可為

2 月27 日，嫦娥五號月球樣品001 號正式入藏中國國家博物館（下稱“國博”），這讓渴望近距離一睹月壤真容的公眾大呼過癮。

所謂月壤，就是覆蓋在月球表面巖層外幾米到十幾米厚的松散的“土壤”，主要由巖石碎屑、礦物碎屑、玻璃質(zhì)顆粒和粘合集塊巖等物質(zhì)組成，顆粒質(zhì)地極其微細，但卻像刀尖一樣銳利。

這也是為什么前段時間嫦娥五號月球樣品在北京人民大會堂首次公開亮相時，放大6 倍能看到其中有大量“玻璃渣”。事實上，早在嫦娥四號的研究里，就發(fā)現(xiàn)月球有玻璃狀的一種物質(zhì)，它主要是在撞擊事件中，巖石受到高溫、高壓影響產(chǎn)生熔融之后凝固的一種玻璃狀態(tài)。

“既然月球有‘玻璃渣’，那它還能用來種菜嗎？”許多網(wǎng)友一直抱著用月壤種菜的想法，畢竟，種菜是咱中國老百姓的傳統(tǒng)技能。不過，答案可能會讓人們失望了，科學家表示，月壤的成分有橄欖石、輝石、鈦鐵礦、斜長石等礦物，且與地球土壤富含微生物和有機養(yǎng)分不同的是，月球“土特產(chǎn)”不含任何有機養(yǎng)分，而且非常干燥，不能用來種菜。

月壤容器借鑒青銅尊造型

為慶祝中國共產(chǎn)黨成立100 周年，入藏國博的月球樣品001 號重量恰為100 克，被裝置于一個容器內(nèi)，成為國博GB93484 號藏品。

月壤容器設(shè)計師介紹，月球樣品的容器材質(zhì)為人造水晶，整體造型借鑒自國博館藏的系列青銅“尊”，以體現(xiàn)穩(wěn)重大方之感。整體外部造型高38.44 厘米，象征地球與月亮間的平均間距384 400 千米；整體外部造型寬22.89 厘米，象征嫦娥五號自發(fā)射到返回的任務(wù)時長22.89 天。從時空兩個緯度，展現(xiàn)中國探月領(lǐng)先地位。

容器內(nèi)部造型由地球、中國地圖、月球、月壤等組成，月壤儲存在中心部位的空心夾層球體造型之中，通過填滿在其中的月壤，得以呈現(xiàn)形似月球的造型特征。下部地球造型磨砂透光，其上中國地圖造型透光突出，象征華夏大地對月亮的長久情意。

容器內(nèi)設(shè)計了地球與月球間相隔9.9 厘米，取意古人所描繪的“天有九霄”，寓意中國探月突破極限、跨越“九重”。

月壤與地球土壤相比有何區(qū)別

現(xiàn)代研究傾向于認為，月球起源于地球遭遇撞擊后分裂出的碎片。從這個角度出發(fā)，可以說月球是地球血脈相連的孩子。

月壤的成分大部分同地球一樣，包含橄欖石（主要成分是鐵、鎂、硅，同時可含有錳、鎳、鈷等元素）、長石（一類常見的含鈣、鈉和鉀的鋁硅酸鹽類造巖礦物）、輝石（含有鈣、鈉、鎂和二價鐵，也有一些鋅、錳和鋰等種類的離子）和隕石撞擊下形成的二氧化硅顆粒。細究這些物質(zhì)的元素可以發(fā)現(xiàn)，很多是植物生長所必需的，例如鎂元素參與葉綠素的合成，磷元素能刺激植物根系發(fā)育等。這些養(yǎng)分的種類與數(shù)量與地球十分接近，但絕大部分是以還原態(tài)的形式存在于礦物中，無法被植物直接吸收利用，如何釋放如此豐富的資源是“月壤種菜”的一大難題。

此外，還有一些元素是月壤沒有的，例如氮元素和碳元素。地球土壤中的氮化合物來自于大氣，植物或細菌的生物固氮作用和大氣雷電產(chǎn)生的含亞硝酸雨水將氣態(tài)的氮轉(zhuǎn)化為化合物納入生物圈循環(huán)。而月球并不存在大氣，給月壤補充氮最理想的方法只能是從地球千里迢迢運輸過去。

除了營養(yǎng)物質(zhì)的含量外，月壤在顆粒度、透氣吸水方面的結(jié)構(gòu)特性也與地球土壤迥異。

地球土壤是在風化侵蝕的作用下形成的，風化作用使巖石破碎，物理化學性質(zhì)改變；碎巖在重力、流水、風力、冰川等作用下形成風化物質(zhì)并被遷移形成崩積物、沖積物等。大氣、水文和土壤生物群落在土壤形成過程中參與塑造了適宜生物群落生存的酸堿度、土壤顆粒度及鉀、氮元素含量。

月球樣品001 號（鄭亮 攝）

“月球樣品001 號·見證中華飛天夢“展在國家博物館舉行，嫦娥五號返回器原件展出（鄭亮 攝）

與之相比，月球表面沒有大氣，也就沒有水文氣象來參與土壤的塑造。月球表面也覆蓋有一層疏松的土壤，這些月壤是在億萬年來隕石和微隕石的撞擊、宇宙射線和太陽風粒子的持續(xù)轟擊、晝夜溫差導致巖石破碎的作用下形成的。這也導致了月壤顆粒細碎且棱角多，像水泥粉一樣內(nèi)摩擦力、黏著力大。

未來月球資源是首選利用對象

在科幻電影《火星救援》中，男主角在滯留火星期間，通過自制肥料改造火星土壤，成功種植出土豆獲得食物供給。月壤是否也能被改造并種出植物來呢？這倒是有可能的。

按農(nóng)業(yè)專家的說法，理論上講，只要提供植物生長所需的有機物、水、氧氣和陽光等，就可以種植出土豆等作物。目前月壤要實現(xiàn)種菜，就要經(jīng)過改良，添加人畜糞便或動植物腐爛后的有機物等有機質(zhì)和適量水，這樣一來基本就可以種植出蔬菜。

換句話說，用月壤種菜，就必須對其成分組分進行調(diào)整和改良，以增加其土壤有機質(zhì)、水分和必要的礦物質(zhì)鹽類，而且還需要增加必要的氮、磷、鉀等肥料以及一些必要的微生物，而這些既是月壤中所缺乏的，又是植物生長所必須的物質(zhì)。

撇開無法直接種菜不說，月壤依然大有可為。比如，長期的太陽風給月壤注入了大量的氦-3，這是一種未來有可能作為熱核聚變的清潔能源。由于地球有厚厚的大氣層及較強的磁場，所以土壤中的氦-3 含量很少。據(jù)研究，月壤中含有100 萬到500 萬噸的氦-3 儲量，是地球土壤氦-3 含量的千百萬倍。100 噸的氦-3 創(chuàng)造的能源相當于全世界一年消耗的能源總量。

此外，科學界普遍認為，月球是在至今45 億年前形成的，而在距今30 億年前，其內(nèi)部能量開始消失，火山頻頻爆發(fā)，只留下一個荒蕪的軀殼圍繞著地球旋轉(zhuǎn)。而根據(jù)月表觀測，在幾億年前月球還存在火山活動。嫦娥五號采回的樣品有可能改寫月球的演進史。

另據(jù)中國科學院國家天文臺研究員、探月工程三期副總設(shè)計師李春來介紹，此前俄羅斯和美國的9 個采樣點都在緯度30 度的范圍，嫦娥五號此次的采樣點選擇了43度的風暴洋東北角的玄武巖區(qū)域，這是全新的采樣區(qū)域，全新的樣品研究對月球表面的風化作用、火山作用和區(qū)域地質(zhì)背景、區(qū)域地質(zhì)演化方面將做出很多科研貢獻。

下一步，我國將發(fā)射嫦娥六號、嫦娥七號，其中前者計劃在月球南極進行采樣返回，后者計劃著陸月球南極，進行一次對月球地形地貌、物質(zhì)成分、空間環(huán)境綜合探測任務(wù)。那時，不管是對月壤改造種菜，還是氦-3資源的開發(fā)利用，抑或是對月球演進史方面的研究，我們都有望收獲進一步的答案。