||
月壤色彩之迷?
都世民
摘要:本文主要讨论月壤的有关问题,先讨论什么是月壤?然后依次讨论月壤的形成,研究月壤的价值。最后对有关报道提出疑问,对这些问题提出自己的看法。
关键词:嫦娥五号,月壤形成,价值,颜色。
https://lt.cjdby.net/forum.php?mod=viewthread&tid=2901422&extra=
什么是月壤?
2020年12月17日,嫦娥五号返回器从38万千米之外的月球,带回了1.7千克月壤样本。在内蒙古四子王旗预定区域安全着陆,首次实现了我国地外天体采样返回。这是人类时隔44年拿到的新月球样品。此前,美国通过6次载人登月活动,带回381.7千克月壤和月岩样品;苏联在20世纪70年代,分三次共取得约300克月壤样品。
2020-12-19,科普网—文:“什么是月壤?月壤的形成及其研究价值”。文中指出:月壤是覆盖在月球表面上的一层细腻的沙土层。月壤身处没有空气的月球上,主要依靠物理风化。
月球样品图。(国家博物馆提供)
月壤形成
根据有关报道,月壤形成有多种说法,归纳如下:
〔1〕月球形成初期,大约45亿年前,月球表面非常炙热,呈半固体的熔融岩浆状态。随后月壳开始冷却凝固。为何无水?按理说,温差极大的前提下,热遇冷会有水出现,在地球上经常见到,在月球为何不见?
〔2〕月壤形成过程没有生物活动参与,没有有机质,还极度缺水干燥;
〔3〕巨大的昼夜温差,月岩热导率很低,其矿物组成和结构不均一,因热胀冷缩使月岩发生崩解,产生岩屑;也加速了月球岩石矿物的破碎。
〔4〕月球表面形态几乎完全是由小天体不断撞击打碎、混合、翻动作用塑造的。直径小于1毫米,具有黏性的细小粒子。粉末颗粒的锐角十分锋利。月球表面经常被陨石撞击,巨大的能量会使月表一部分物质熔融,形成玻璃,还有一部分物质气化,再重新凝结,成为月壤组成的一部分。小天体不断撞击有没有能量传递?外在的能量与虚空相互摇动,会不会形成风?
〔5〕太阳紫外线辐照的影响是什么?银河宇宙射线对月岩的辐射降低了矿物强度,使晶格变形,也可能间接地促进了月壤的形成。
〔6〕太阳风的作用。由于没有磁场和大气的保护,高速运动的太阳风粒子长驱直入,对破碎的月球矿物颗粒表面进行离子注入、结构非晶化和物质溅射,继而沉积在细碎颗粒的表面,从而改变了月壤颗粒的结构和成分。
不难看出,月壤形成有上述几个关键词:小天体不断撞击、巨大温差、太阳紫外线辐照、太阳风、火山。月壤形成是单一效应还是综合效应的结果?
研究月壤的价值
〔1〕能不能种菜吗?答案:否!与地球土壤富含微生物和有机养分不同,月壤不含任何有机养分,而且非常干燥,无论种菜还是种土豆都不行。
〔2〕清洁能源:科学家们发现,长期的太阳风给月壤注入了大量的氦-3,这是一种未来有可能进行热核聚变发电的清洁能源。研究发现,月壤中含有一百万到五百万吨的氦-3,大概是地球含量的百万到千万倍级。而有研究显示,100吨氦-3所能创造的能源相当于全世界一年消耗的能源总量。氦-3简直是完美的能源。但地球上几乎没有这种氦-3。月壤中藏着太阳系的小秘密。
〔3〕月壤是资源.
〔4〕揭开月球的起源之谜,让我们对月球的起源和演化有新的认识,也将修正和提升我们对太阳系的形成与演化、地球与行星的相关知识。
〔5〕月壤样品的研究也可以为后续月球科研站建设和人类登月作准备。
〔6〕采样点的不同有何影响?“嫦娥五号的着陆点在月球正面的西北部,这里是月球最大的月海——风暴洋,此前人类的探测器从未在此着陆过。除了与之前的采样点相距遥远之外,嫦娥五号采样点的火山活动更为年轻,可以研究月球内部能量的衰竭,更加全面地了解月球地质演化历史。
月壤研究的差异
1)研究月壤,首先看到的是颜色。以下三个报道,给出的颜色的差异及其变化,这是怎么回事儿呢?
· 1972年,在“阿波罗”17号任务中发现的橙色月壤的特写,是由月球早期火山过程产生的微小橙色玻璃珠造成的。
· 从中美两国公布的月壤样品来看,仅是肉眼就可以清楚地分辨出两国的月壤样品存在差异,美军通过阿波罗系列取回的月壤样品是灰色的,就如同日常比较常见的水泥,而中国嫦娥五号带回的月壤颜色要深很多,就如同黑色的泥土。
·李春来说:我们挑选了一些比较大的月球颗粒,挑选一毫米以上的大颗粒时,其表面沾满细的月球尘埃,用酒精把它清洗,作为收集样品。在显微镜下,放大10倍后,可以看到一些月尘颗粒本身不再是黑色,不同的矿物就会显示出不同的颜色,比如说黄绿色的,一般来讲是橄榄石,白色的一般是硅酸铝钠钙这样的矿物。琥珀色的很多是玻璃。玻璃有两种:火山玻璃和撞击玻璃。
https://m.gmw.cn/baijia/2021-08/26/1302514299.html
2)月壤厚度:在月球各处月壤的厚度不同,几厘米~5~6米。“美国的月壤和月岩样品采自6个登月点,苏联的样品采自3个登月点,但月球的面积有3800万平方千米,相当于中国陆地面积的4倍,仅这几个点的样品是无法代表月球全貌的。这里给出的厚度的范围只能是一个参考数字。也就是说,对月壤研究的结果,其数据的差异与采样点有关,这包括采集器落月点,还包括在不同厚度取样,都会带来差异。这个差异与“湿润”有没有关系?因为,从月球取回地球,能否保证“湿润”没有变化?月壤“湿润”程度与颜色有关。
3)月壤组成:主要由橄榄石、辉石、钛铁矿、斜长石等矿物和胶结质玻璃组成。月壤里存在天然的铁、金、银、铅等矿物颗粒,含有金和锌的铜矿颗粒,含有少量锡和铜杂质的锑矿颗粒等。其中最珍贵的,当属氦-3。氦-3,一种氦气同位素气体,是核聚变反应的最理想原材料。
不同的报道,月壤组成有不同的说法,三国取样,获得数据并不能代表月球的全部组成,这是一个漫长的探索过程。
https://view.inews.qq.com/a/20210216A01P3C00
https://baijiahao.baidu.com/s?id=1692003990128815424&wfr=spider&for=pc
https://new.qq.com/omn/20210712/20210712A03RQ100.html
均为月壤颗粒
问题与思考
〔1〕中美的月壤样品颜色为何不同?中国嫦娥五号带回的月壤样品颜色,宏观看上去是黑色,在显微镜下放大10倍,为何改变了颜色?如果放大300倍又会怎样?
组成月壤的矿物粉末基本是由陨石撞击破碎形成。因此,粉末颗粒的锐角十分锋利。另外,月球表面经常被陨石撞击,巨大的能量会使月表一部分物质熔融,形成玻璃,还有一部分物质气化,再重新凝结,成为月壤组成的一部分。
〔2〕根据相关报道,笔者对月壤样品颜色的改变,有以下看法:按照报道中专家的说法,在显微镜下颜色的改变是物质效应,这只是一种可能。另外还有两种可能,那就是光的效应和人眼的效应。这两种效益应该通过实验来解决。
〔3〕光的效应的提出,是因为月壤样品经过一些处理,所观察的是颗粒状,颗粒的锐角十分锋利,是经过酒精清洗,有的经过磨平,也就说这个颗粒的形状,不是很规则的,很可能局部像棱镜状,会不会把光变成多色光?改变了这个颜色。变成彩色。
〔4〕人的眼睛的观察效应应该考虑。在宏观状态,月壤样品受光情况与显微镜下不相同,人的眼睛在明亮或昏暗的光照下,感光细胞是不同的,只有在明亮的光线下,才有色感的产生,而在昏暗的情况下不可能有色感。因此宏观和微观状况下,月壤样品的颜色会不同!
〔5〕一沙一世界,对月壤样品的沙粒应该放大300倍,与地球的沙粒进行对比。看看有什么不同?是想说明一沙一世界的普遍性,将来在火星取样以后,再进一步的进行观测。
(见都世民科学网博客。链接地址:
http://blog.sciencenet.cn/blog-1339385-1062691.html ,2019-12-1 。)
Archiver|手机版|科学网 ( 京ICP备07017567号-12 )
GMT+8, 2024-9-1 23:20
Powered by ScienceNet.cn
Copyright © 2007- 中国科学报社