為太陽系考古，去小行星和月球挖土

黃增強(qiáng)

近幾年，世界各航天大國為了解太陽系的演化過程和行星的進(jìn)化，紛紛掀起了一股對行星的探測熱潮。

2016年9月9日，美國國家航空航天局的冥王號探測器搭載聯(lián)合發(fā)射聯(lián)盟的阿特拉斯5型火箭升空，奔赴億萬米外的貝努小行星，開始了“獵星之旅”抓土取樣活動。至2020年10月21日，已經(jīng)在太空飛行四年之久的冥王號探測器，成功地從目前距地球3.34億千米的貝努小行星上，抓取了大約60克富含碳的樣本正在返回地球。

美國國家航空航天局耗費(fèi)巨資，去貝努小行星上取回“一把土”，不但希望通過對貝努小行星取土樣本的分析，揭示太陽系的形成、演化，甚至地球生命形成的奧秘，而且隨著航天技術(shù)的發(fā)展，產(chǎn)生了對小行星資源開發(fā)利用的想法。1999年，一顆編號為1999 RQ36，名為貝努的近地小行星被發(fā)現(xiàn)，并成為冥王號探測器的探測目標(biāo)。

貝努是一顆富碳小行星，直徑將近500米，距離地球最近時約有750萬千米。貝努的年齡超過45億歲，未經(jīng)過劇烈變化，這意味著它表面和內(nèi)部的物質(zhì)都是太陽系誕生時產(chǎn)生的，其組成成分很可能包含生命最初在地球上形成時的物質(zhì)。研究這樣的小行星，有助于科學(xué)家認(rèn)識早期的太陽系，包括地球的形成方式，以及生命起源。

美國國家航空航天局的冥王號探測器，不是人類第一個在小行星采樣的探測器。2003年5月，日本發(fā)射隼鳥號探測器，幾經(jīng)波折，從糸川小行星上采集到約100毫克塵埃，于2010年6月返回地球。2014年12月，日本又發(fā)射隼鳥2號探測器，于2019年2月在龍宮小行星著陸采集表面樣本，并發(fā)現(xiàn)了水合礦物質(zhì)。同年4月，隼鳥2號向龍宮小行星發(fā)射了一枚金屬彈，隨后收集了被激起的物質(zhì)。目前，隼鳥2號正在將小行星樣品送回地球的途中。

隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，我國航天技術(shù)進(jìn)入了新階段，探月工程也取得了巨大成功。2020年11月24日凌晨4時30分，我國長征五號運(yùn)載火箭托舉著8.2噸重的嫦娥五號成功飛向了月球。11月30日凌晨，嫦娥五號探測器組合體成功分離，擇機(jī)著陸月球。嫦娥五號任務(wù)飛行控制團(tuán)隊按計劃實(shí)施嫦娥五號探測器、著陸器和上升器組合體與軌道器、返回器組合體分離，軌道器、返回器組合體繼續(xù)在平均高度200千米的環(huán)月軌道上飛行。此次，我國嫦娥五號任務(wù)著陸點(diǎn)選擇了位于月球西北部的風(fēng)暴洋，這是一個更為年輕的區(qū)域，年齡約32億至40億年。

風(fēng)暴洋是月球最大的月海，南北約2500千米，面積約400平方千米，在此之前沒有其他探測器達(dá)到過這里。因此，這對于想要了解月球的人類而言，是一個全新的未知領(lǐng)域。科學(xué)家推斷這里的土壤體質(zhì)更年輕，土壤中鈾、釷、鉀等放射性元素含量更高，更有研究價值和意義。如果嫦娥五號能夠成功采樣返回地球，對于研究月球的起源及演化歷史，將有很高的研究價值。

2020年12月1日23點(diǎn)，嫦娥五號探測器成功在月球正面預(yù)報選區(qū)著陸，它將在月面采集約2千克的樣品帶回地球。為了提高此次采樣的可靠性和樣品的豐富性，研究團(tuán)隊設(shè)計了鉆取和表取兩種方式共同完成采樣任務(wù)。所謂表取，就是在月球表面采集樣品，但與其他國家的月球樣品采集方式不同的是，我國的嫦娥五號任務(wù)將以無人自主的方式進(jìn)行樣品采集，這也是全球首次月面無人自主采樣。同時，在表取工作之前，先進(jìn)行鉆取來獲得月面以下的樣品。兩種方式互為備份，不僅可以提高采樣的成功率和可靠性，還能獲得更豐富的樣品種類，為后續(xù)的研究提供更多可靠的原始資料。

我國為何不像其他國家那樣，去貝努小行星上挖土取樣，而是不辭辛苦地跑去月球挖土呢？其實(shí)，主要原因還是月球礦產(chǎn)豐富，比如鈦鐵礦和稀土資源。據(jù)統(tǒng)計，僅在月球的玄武巖中，就有1000萬至2000萬億噸鈦鐵礦。另外，月球上還有儲存量巨大的氦-3，這是氦氣的一種同位素，是一種非常理想的核燃料。它可以實(shí)現(xiàn)可控核聚變，產(chǎn)生的核廢料少，放射性危害也小，更加清潔和安全。地球上能夠被人類使用的氦-3儲量只有半噸左右，而月球上可以被開采的氦-3足足有七十多萬噸。

月球是地球最近的鄰居，它是一個還沒有被開發(fā)的星球，需要我們深入地了解和開發(fā)。嫦娥五號如愿以償取到樣品，將對人類發(fā)展有著非常重要的意義。