嫦娥五號新發現一種礦物！美國6次登月採樣381公斤，爲何沒發現？

根據《科學通報》（Science Bulletin）刊載的一項新研究[1]，來自中國科學院和北京大學的科學家在嫦娥五號月壤中新發現一種礦物——藍輝銅礦，該結果進一步表明月球上的礦物組成十分複雜。

月球的起源和演化，以及月球上蘊藏的各種礦產資源，一直備受科學家的關注。研究月球的最好方法之一就是去月球把樣品採集回來，在地球上利用各種先進的實驗設備進行研究。

最早的月球採樣任務，可以追溯到1969年的美國阿波羅11號載人登月任務。當時，兩位宇航員駕駛登月艙在月球正面的靜海基地着陸，隨後他們相繼走上月面。他們在月表上採集了大約21公斤的月岩和月壤，然後乘坐登月艙上升級離開月表，最終成功把樣品帶回地球。

阿波羅11號並不是唯一的一次載人登月任務，隨後三年裡，美國宇航局（NASA）先後發射了阿波羅12號至17號，共6艘載人登月飛船。其中阿波羅13號在飛向月球期間，出現氧氣罐爆炸的嚴重事故，未能成功登月，其餘5艘飛船均實現了載人登月。

就像阿波羅11號那樣，另外5次任務每次也都有兩位宇航員登月，他們也都採集了至少幾十公斤的月球樣品。最多的一次是阿波羅17號，這也是目前爲止最後一次載人登月任務，當時宇航員採集了110公斤的月球樣品。美國6次載人登月，總共採集了381公斤月球樣品。

雖然蘇聯沒有實現載人登月任務，但在20世紀70年代，蘇聯進行過3次無人月球採樣返回任務，總共帶回了301克月球樣品。

此後四十多年，人類再也沒去過月球採樣。直到2020年，中國嫦娥五號的到來，人類又一次在月球上採集了月岩和月壤，這回總共帶回了1731克月球樣品。從嫦娥五號帶回的月球樣品中，我國科學家取得了一系列重要的新發現。

在這項新研究中，我國科學家在嫦娥五號月壤中發現了藍輝銅礦，這是第一次在月球樣品中發現這種礦物。由於月表沒有大氣層，小行星直接撞擊月表時的速度非常快，可以產生上千度高溫，在此期間含銅硫化物出現了氣化沉積現象，從而形成了藍輝銅礦（4Cu2S·CuS），它們在月壤中十分罕見。

此前，我國科學家在嫦娥五號月壤中發現了天然玻璃珠，玉兔二號月球車在月球背面也曾發現過玻璃珠，它們都是在小行星撞擊過程中形成。這些玻璃珠長期被太陽風轟擊，捕獲了不少的氫原子核，由此形成了大量的水，儲量估計可達上千億噸。

我國科學家還發現嫦娥五號月岩中有一種新的礦物，由於是首次發現，它被我國科學家命名爲嫦娥石，這是月球上獨有的礦物。嫦娥五號月壤中還發現了富含鈦、鐵的化合物，可以用它們製成高效催化劑，把水分解成氫氣和氧氣。

我國科學家還研究了月壤中的氦-3，這是一種近乎完美的可控核聚變燃料，它們大量存在於月壤中。目前，我國科學家已經獲得了氦-3的提取參數，其意義非常重大。科學家估計，只要使用8噸的氦-3，就能產生足夠我國消耗一年的能量，而月壤中的氦-3儲量超過100萬噸。

此外，我國科學家還鑑定了嫦娥五號月球樣品的年齡，結果表明它們是形成於距今20億年前。相比之下，阿波羅樣品的形成時間可以追溯到31億至44億年前，最古老樣品的形成時間已經接近月球的起源時間。

之所以中美月球樣品的礦物和元素組成相差很大，嫦娥五號樣品取得了阿波羅樣品未有的新發現，最重要的原因是這些樣品是在月表上不同區域採集的。雖然都是去月球正面，但月表不同區域的形成時間和方式還是有很大差別的。

等到我們去月球背面採樣，將會帶回更加不同的月壤和月岩。由於潮汐鎖定，月球背面始終背對着地球，與被大量月海覆蓋的月球正面相比，佈滿密密麻麻隕石坑的月球背面顯得非常不同。我國的嫦娥六號將在2024年前往月球背面採樣，到時將會獲得世界上第一份的月背樣品。

同時，美國也打算去月球背面採樣，計劃用無人核動力月球車採集100公斤樣品，然後由未來的阿爾忒彌斯任務宇航員帶回地球。到時，可以對比一下中美採集到的月背樣品的不同之處。

參考文獻

[1] Zhuang Guo, Chen Li, Yang Li, et al. Vapor-deposited digenite in Chang’e-5 lunar soil, Science Bulletin, 2023, DOI: 10.1016/j.scib.2023.03.020.