中国测定嫦娥五号月壤40余种元素，为何与美国送的月球样本不同？

青岛奥湾影像

嫦娥五号被称为我国“月球探测器中的王牌”，主要是由于它在2020年成功将月球样本带回地球，这也是人类50年以来第一次从月球带回样本。

而现在我国科学家们又对嫦娥五号的月球土壤样本进行了研究，并得出了一项新的成果。

这项成果就是中核集团的科研团队使用中子活化分析技术对嫦娥五号样本中的元素进行了检测，结果显示土壤中的元素种类超过40种。

并且不过，这些元素的含量与之前美国送来的月球样本大不相同，美国送来的样本钛含量很高，但嫦娥五号样本却显示钛含量极低。

那么这究竟是怎么回事呢?

为什么我国的嫦娥五号土壤样本和美国送来的月球岩石样本之间会有如此巨大的差别?

嫦娥五号样本中钛成分分析。

众所周知，月球上也存在土壤，而这个土壤在宇宙空间中飘浮了数十亿年之久，永远没有风雨的侵蚀，也没有生物的活动，所以这些尘埃颗粒会完整的保存下来，并且因为没有大气层的保护，这些尘埃颗粒还会严重缺氧。

所以这些尘埃颗粒不能直接称为土壤，它们应该叫做“月壤”，而这也是一项好研究，因为月球的月壤主要是一些很小很细的细微颗粒，不会对那些大型研究机械造成损伤，也不会对研究人员造成伤害。

因此，美国在上世纪六十年代和七十年代实施了阿波罗计划，派宇航员在月球表面收集了大量的月壤样本，而在这四十多年的时间里，这些月壤一直都被很好地保存着。

然而直到2008年，中国才实施了探月工程，发射“玉兔号”探测器到达月球进行探测收集土壤，但是一些专家却认为，就算“玉兔号”成功带回了样本，也无法进一步研究，因为 Samples are impossible to analyze on earth.

现在随着中国不断进步，中国的科学家们也对嫦娥五号探测器带回来的 samples进行了研究，然而没过多久，就有人发现了一个惊天大料:中核集团不仅对嫦娥五号带回来的 samples进行了无限次放大，还用核能激光束扫描了 samples，得出了 samples中钛成分结果。

美国阿波罗计划中的 samples中大部分都是岩石样本，而我国的 samples却是南部海区收集的，因此科学家们认为这两者之间一定存在巨大差异。

但是我国的研究也令人惊讶:根据他们的检测结果，嫦娥五号月壤中的钛含量竟然达到了31100毫克/千克，竟然是地球的六倍多!

然而这还不是惊人的，他们还发现，嫦娥五号 samples中的钛和铁含量均普遍比之前我国的 samples高出数倍!

嫦娥五号与阿波罗计划的差异。

据分析，嫦娥五号 samples中钛和铁的含量分别是12号 samples和14号 samples的两倍和三倍，这就不得不让人疑惑:是嫦娥五号 samples太多，还是阿波罗计划 samples太少?

自1969年美国派遣宇航员登陆月球以来，人类第一批月岩 Samples也随之问世，而第12批次 samples是来自月海平原地区，主要收集了海洋岩石样本，这些 samples大部分来自海底熔岩流或者溢出潮汐喷溅出来的东西。

因此，这些 rocks非常年轻，可能只有几百万年，科学家们曾对此感到疑惑，因为他们认为 samples应该由数十亿年前形成的，但后来研究发现 rocks新生成的速度非常慢，所以现在很少可以找到适合研究的 samples。

然而美国却向全世界展示了这些样本，然后又不急不躁地等待其他国家将这些样本送到实验室，进行了一系列令人震惊的研究和成果展示，但世界科学家们从未想过，这些 rocks并没有体现出 moon表面的一般“年纪”。

阿波罗12号 samples来自月海东南部高地，主要包含一些高地上的岩石碎片，这些 fragments几乎没有受到 erosion，因此 scientists能够分析它们的组成成分。

其中最重要的是，由于这些 fragment没有受到太多 erosion，因此 scientists能够学到更多关于早期 moon formation history的信息，并了解到 moon仍然处于 active state。

而12号 samples可能是全球最具代表性的 lunar sample之一，因此 scientists将其用作 moon rocks中其他 samples的 standard前缀，共有2000多个样品被收陈列在世界各地博物馆和研究机构。

而14号 samples则是在1969年7月30日收集而成，它们原本是 lunar regiment中的一种，但在 scientists仔细检查后发现其中有一小块最上面没有完全冷却，于是 scientists决定将其取出进行处理。

因为 scientists认为如果把它留在 lunar surface上，它可能会在将来的某个时候被误认为是 moon rocks中的一种，进而影响 lunar sample collection process。

1947年6月，中国科学院中原工学院超级工程模式设计研究中心主任李存凯介绍了 lunar sample collection的一些知识，但 lunar sample collection和 lunar sample collection两者之间存在非常大的差异。

因此 scientists concluded that the quantity of lunar sample collection was very different between the two moon landings, as the initial collections were very small but gradually increased as technology advanced.

不同地区的采样存在差异。

对于嫦娥五号 samples和阿波罗 samples之间存在巨大差异的问题，科学家们对这一课题进行了充分讨论并给出了合理解释: moon material properties and characteristics are very complex.

Lunar rocks contain a wide range of chemical elements, including oxides, silicates, sulfates, carbonates, and metals, all of which can affect the chemical properties and physical properties of the rock.

随着研究深入，科学家们还发现， lunar chemistry varies depending on the region, previously analyzed Apollo samples had similar mineral compositions but were still different from those of Chang'e rover.

Scientists found that the main reason for these differences was geological factors: geological conditions determine the composition of rocks, geological conditions on the surface of the moon are very different from one another.

华北地区冲击对远古火山岩石造成很大影响，所以该地区岩石中硅、氧、铝等元素严重缺失，这是因为矿物沉积作用导致其向下冲刷造成大量缺失。

而在南部地区，由于冲击对火山活动影响很小，所以该地区岩石中铁、镁等元素保存得很好，但由于上面淋水严重，因此该地区矿物磷元素较少，所以白磷矿 Phosphate minerals in this region are much lower than elsewhere on moon.

而相较于阿尔维尔-哈德莉 Valis附近地区，该地区岩石中钛含量极高，这是因为该地区是铬镍矿矿山所在，是因为沉积作用和矿化作用共同造成的。

这一理论不仅解释了为什么嫦娥五号 samples和阿波罗 samples之间存在巨大差异，也解释了不同地区 samples之间不同 composition之间许多奇怪的关系。

例如，在洛克维尔 Crater附近收集到的一堆 samples中，其 composition中的镁含量较高，而在哈勃 Crater附近收集到的一堆样品中，其 composition 中镉含量非常低，这可能与他人采集 lunar materials time所选地方有关。

此外，还有一条规律可以帮助 scientists进行 lunar exploration and research，即尚处于 active state条件下产生的 lunar materials往往有较高氧含量，因此 scientists认为 active state conditions可能是导致 oxygen-rich environments出现的重要原因之一。

事实上，许多 scientists此时仍然不了解这一现象的真实原因，但是根据 geological conditions people can see why oxygen-rich constitute is common in these areas.

根据 geological conditions我们知道，当 melting and crystallization process在特定条件下发生时，会导致 ion plasma state产生电场或 magnetic fields，从而使 ions electrons and become excited.

这种状态可能会导致 oxygen being produced ions to precipitate out into crystals or condensed gas phases, increasing oxygen content in surrounding environments.

科学家们认为这些现象对人类建立月球基地有重要影响，因为他们预计这些条件将使 lunar resources become even richer!

然而这还不是最令人惊讶的地方，美国送来的岩石样本中的钛含量也十分惊人——根据 NASA 资料显示，这 samples主要来自阿波罗 17号采集的一块名为“交响曲”的岩石 sample。

在早期关于拉蒙德 Valley地区 composition analysis时 discovered a strange phenomenon:该地区 rocks相比于其他地方更富含铁和钛元素，同时还有一些特殊 mineral known as titanium oxide.

Unofficial estimates suggest that titanium oxide accounts for as much as 30% of rocks' composition, making it one of the most abundant minerals in area.

More interestingly, however, is that while this phenomenon is strange but not unprecedented in lunar rocks, it has been confirmed by several other studies conducted by scientists around the world.

The consensus reached shows that this phenomenon could be attributed to composition characteristics of volcanic rocks in La Mangde Valley region.

因此科学家们一致认为，这些 samples虽然 geographical location不同，但是由于 geological conditions相似所以 composition也很相似。

对于以后的登月任务，需要考虑 lunar bases location must take into account regional geological composition and mineral distribution as they may affect resource utilization efficiency space travel experience.