“嫦娥五号”采回的“土特产”，用来研究什么

Haibaraemily

嫦娥五号更年轻的样品，有望帮助我们了解近30亿年里太阳系天体撞击事件如何影响地球生命，甚至如何影响太阳系中其他星球上可能诞生的生命。

2020年12月1日夜里，嫦娥五号返回器，带着珍贵的月球“土特产”成功降落在内蒙古四子王旗，人类时隔44年再次迎来月球样品。

这些珍贵的月球“土特产”，除了一部分会用于科普和展示之外，重头戏还是会用于科学研究。可以用来研究些啥呢？

改进月球定年体系

月球形成于约45亿年前，但具体在第几亿年里发生了什么事，却不是那么容易搞清楚的。

對于相对年龄，我们有一些直观而朴素的认知。形成年代越早的区域，累积被撞出的撞击坑就越多，也就是说，一片撞击坑密度更高的区域，往往比撞击坑密度低的区域古老。

但绝对年龄就难多了，因为这需要把不同区域撞击坑统计的密度与一些已知年龄的区域建立联系，用后者来为前者定标。

阿波罗和月球号样品就担当了这样的桥梁作用，对这些样品进行放射性定年，就可以知道采样区表面的绝对年龄，再和这些区域的撞击坑密度一比对，一套覆盖月球45亿年的定年体系就完成了。

以这套撞击坑定年体系为工具，我们可以进一步确定月球上那些没有样品和绝对定年的区域年龄。

然而，这套定年体系始终是令人疑虑的。

用来定标的阿波罗和月球号样品大多来自月球正面中低纬度的月海区域，形成年龄集中在42～32亿年前，而在这个范围之外的月球地质事件所对应的时间，全部是以此为锚点外推来的。尤其是30～10亿年前这段漫长的历史，几乎可以说是空白。

按照目前的撞击坑定年体系估算，嫦娥五号的采样区表面非常年轻，年龄在10亿年出头。如果对嫦娥五号样品的放射性定年结果表明，这里确实就是这个年纪，那就有力地证明了之前的定年体系是可靠的;如果差别很大，则表明之前的定年体系需要作出大幅修正。

无论是哪种，都会让我们对月球45亿年的历史有更准确的认识。

月球晚期火山活动和热历史

如今的月球，寒冷枯寂，除了时不时被小行星彗星撞一撞之外，几乎没有什么“像样”的地质活动。月球太小了，内部的热量太容易散失了。

但曾经的月球，也是“热闹”过的。三四十亿年前的月球上，活跃的火山活动喷出了大量的玄武岩，这些岩浆填充了月面低洼的区域，塑造了如今月面上广阔的暗黑色月海。

月球上的火山活动到底持续了多久，这取决于月球内部“炙热”了多久。

阿波罗和月球号的样品只体现了40～30亿年前这段时期的火山活动，但通过撞击坑统计估算，月球上的火山活动持续的时期远比这悠长：从40亿年前到近期都有。

嫦娥五号的采样区，就是一片极其年轻的玄武岩区域。

这里的样品，有望告诉我们月球近期（地质上的“近期”，是十几亿年前的那种“近期”）的火山活动是怎样的，月球内部“热”了多久，这颗小球内部在这段无可避免的“失温之路”上可能经历了些什么。

放射性元素之谜

月球上的月海分布得很不均匀，基本上都在正面。这是因为月球的正面地下的岩浆比较多吗？

这些月海区域原本大多是大型撞击留下的低洼盆地，然后被玄武岩趁低而入，大块大块地填满。所以是因为月球正面的撞击盆地更多更大，有更多低地容纳月海玄武岩吗？

这些月海聚集的区域也大多对应着月壳比较薄的地方，是因为月球正面的月壳更薄，火山熔岩更容易喷发涌出吗？

还有一个要素不容忽视：这些月海聚集的区域，也和月球上一种特殊的岩石单元分布高度吻合，那就是——克里普岩。克里普岩（KREEP）是一类富钾（K）、稀土元素（Rare-Earth Elements）和磷（P）的岩石的统称，这类岩石常伴随着铀、钍等放射性元素的富集。

许多研究推测，这些能不能都串连起来？会不会是因为月球某些地方有放射性元素富集，所以那些地方特别热，导致地下产生的岩浆更多，月壳也更薄——这些都有利于月海的形成。

风暴洋就是月球上克里普岩和放射性元素最集中的地方，这块区域还有个专门的名字——“风暴洋克里普地体”（Procellarum KREEP Terrane，简称PKT）。着陆在风暴洋东北部的嫦娥五号，就有可能采集到富克里普岩的样品。

这些富放射性元素的岩石是怎么形成的？为什么刚好在月球正面富集？它们是风暴洋中晚期火山活动的热量来源吗？……

对克里普岩样品的直接研究，有望让我们距离诸多月球之谜的答案更近一步。

太阳系撞击历史和生命演化

更年轻的月球样品，不仅可以帮助我们改进月球的“编年史”，还能帮助我们修正整个太阳系的“编年史”。因为，更古老的表面就意味着更多的小天体撞击，而更多的小天体撞击则是太阳系动荡历史的体现。

月球被撞得多的时期，地球火星也不可能好到哪里去，被撞不分你我，星球们都是命运共同体。

太阳系经历了怎样的撞击历史？

我们知道太阳系早期的撞击非常频繁，火星那么大的天体撞上地球也未必罕见，不过幸运的是，随着撞击体慢慢变少，太阳系也慢慢趋于宁静。或许正是更温和的撞击环境，给了地球生命生息繁衍的机会。

但这些撞击体的大小和频率是如何随时间减少的，我们一直缺少近30亿年内的可靠证据。

十几二十亿年前的地球生命会经历些什么？是一个和如今差不多温和的撞击环境，还是一个频繁被撞的hard模式？

嫦娥五号更年轻的样品，有望帮助我们填补这段撞击历史，了解近30亿年里的撞击事件如何影响地球生命，甚至如何影响太阳系中其他星球上可能诞生的生命。

除了这些，样品可以做的科学研究还有许许多多。五十多年前的阿波罗样品，直到今天还在为行星科学家们带来新的发现和惊喜，相信下一个五十年，更多关于月球的谜雾，会由嫦娥五号和六号的样品照亮。

摘编自微信公众号“科学大院”