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。

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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 。）