潮声丨低头望月——他的显微镜里，藏着一颗“月亮”
我们举头望月，有人低头看月。
对我们来说，明月高悬在数十万公里之外；对中国地质大学（武汉）教授、湖北省行星地质与深空探测重点实验室首席科学家肖龙而言，月亮却近在咫尺。
显微镜下，一粒不足头发丝粗细的颗粒逐渐放大，直到占据了肖龙的整个视野。表面布满了细小的撞击痕迹，看起来粗砺不堪的它，是一部分的月亮。
显微镜下的粘结集块岩。受访者供图
这是中国人从38万公里外的月球上带回来的“土”——月壤。月壤，是月球岩石在亿万年陨石撞击和太空风化中不断破碎、熔融、黏结形成的松散物质。
2020年，嫦娥五号带回了1731克月球样品；2024年，嫦娥六号又带回1935.3克月背样品。近日，中国将嫦娥六号采集的人类首批月背样品赠予联合国。这份来自月球背面的礼物，也让全人类得以共享深藏其中的宇宙往事。夜空中遥不可及的月华，化作了一粒粒细小的月壤，落在人类的目光之下。科研人员们借助电子显微镜等设备，在微观世界重新认识这颗熟悉又神秘的星球。
随着科技的进步，人类与月亮的距离，似乎越来越近！可它依旧如此神秘如此迷人——我们看清了一些，又总会发现更多未知。正如中秋之月，年年圆满，年年如新……
看月亮：月壤的“微观宇宙”
2020年，嫦娥五号降落在月球正面的玄武岩平原，带回1731克月球样品。四年后，嫦娥六号从月球背面的南极-艾特肯盆地取样1935.3克，完成人类首次月背采样返回任务。两捧相隔遥远的月壤，带有采样地点的地质印记，如同书页的正反两面，保存着各自的故事，等待中国科学家的揭秘。
目前，我国月壤已面向国内外科研机构开放借用申请。肖龙教授的实验室里的两份月壤样品，就分别来自嫦娥五号和嫦娥六号的采样。
嫦娥六号和嫦娥五号月球样品。 记者 张铭 摄
肖龙教授展示嫦娥五号月球样品。 记者 张铭 摄
“月壤，名字里有一个“壤”字，但和我们脚下的泥土很不一样。”肖龙向记者展示了样品，每份都有特定的编号。
几十亿年来，大大小小的陨石不断撞击月面，将岩石敲碎、碾细。微陨石撞击产生的高温，又让一部分物质熔融，冷却后凝成玻璃，把碎屑重新黏结在一起。与此同时，太阳风常年轰击着裸露的月面，雕刻着月壤的面貌。
“月亮看似平静，其实月面无时无刻不在经受着击打。破碎、熔融、翻搅、重新黏结……一次又一次，终于形成今天覆盖月面的松散物质。月球的历史，说是撞出来的也不为过。”肖龙介绍。由于采样点的不同，月壤的组成成分也很复杂，主要由岩石碎屑、矿物颗粒和玻璃质物质组成。
肉眼看来，月壤并不浪漫。灰黑、细碎，甚至有些像一小撮煤灰。据统计，嫦娥五号带回的样品平均粒径大约只有不到10微米，大致和一根头发丝的粗细处在同一数量级。
放到显微镜下，这抹灰才显露出更多细节。黄绿色的橄榄石、白色的长石、棕黑色的辉石散落其中，玻璃颗粒则以黑色和棕色为主。换到正交偏光显微镜下，晶体矿物随着载物台转动，显现出灰、黄、蓝等干涉色。这是一个斑斓的微观世界。
偏光显微镜下的玄武岩。 受访者供图
中国科学院宁波材料技术与工程研究所的科研人员在月壤中找到过一颗颇为特别的颗粒。元素面扫图上，一颗钛铁矿托着附着其上的胶结物，形如一朵悄然绽开的康乃馨。
那么，这些小而珍贵的月壤，究竟想告诉我们什么秘密？
读月亮：一颗月壤背后的月球往事
故事要从月球上的一场火山喷发说起。炽热的熔岩从月幔喷涌而出，铺满大地，冷却后形成了坚硬的玄武岩基岩。这就是月壤的“前身”。在经历漫长的陨石撞击和太空风化之后，这颗星球迎来了人类的探访，他们从这里取回了一抔“土”。
此前，美国阿波罗任务带回的样品大多形成于30亿年前甚至更早，科学家们一度认为，月球火山活动在约30亿年前就已基本停止。但近些年，科研人员测定嫦娥五号带回的样品后发现，其中的玄武岩形成于约20亿年前。换言之，那时的月球仍存在火山活动。这一发现将已知的月球火山活动结束时间向后推了约8亿至9亿年。
“月壤里的某些矿物，自带‘时间戳’。通过同位素定年法，可以测出这些矿物颗粒的年龄，进而推断月壤中不同物质的来源和经历。”
看到这里，你是不是觉得月壤就是一部记录月球演化的史书？
“不尽然。”肖龙解释道，“更准确地说，这是一本被撕碎、打乱的史书，碎片上叠加着不同时间的信息。月壤颗粒之间，无论在时间上还是空间上，都未必连续。”
所以，想读懂月壤，也不是一件容易的事。科研人员要先从一团灰色的月壤中挑出目标颗粒，有时还要运用特定的仪器将其切开，观察内部截面。
为了确定月球南极-艾特肯盆地的形成时间，中国科学院地质与地球物理研究所陈意团队曾在显微镜下逐一观察1600颗嫦娥六号月壤岩屑。长时间盯着显微镜辨认石头，难免枯燥。于是，师生之间玩起了“打赌猜石”，输的人请一杯热饮。
就这样，他们从1600余颗岩屑里找出20颗苏长质岩屑，其中5颗最终将时间指向42.5亿年前，为月球最大、最古老的撞击盆地标注了年龄。
今年，肖龙团队检测了嫦娥五号从不同深度带回的样品，想要追寻月壤从浅到深，都经历了哪些改造。
“我们知道月壤受到的改造总体上会随深度发生变化，但缺少具体的深度数据。这次研究发现，嫦娥五号着陆区的月壤，大约23厘米以下，它受到后期翻搅和太空风化的影响明显减弱。”
23厘米，成为这片月壤中的一条重要分界。它的上方，太阳风与微陨石不断改变着颗粒；它的下方，月壤受到的扰动则较少，保留了更多沉积之初的信息。对未来的月球采样而言，这一研究如同在这片月壤上插下了一把“标尺”。
但月壤的秘密，远不止于此。科研人员分析嫦娥六号玄武岩后发现，其月幔源区的水含量只有约1至1.5微克/克，是目前已知数据中的最低值。这表明嫦娥六号采样区下方的月幔可能比月球正面更加干燥。为什么正面与背面的内部组成会出现这样的差别，仍待更多探索……
月球正面与月球背面。 受访者供图
研究月壤，有时就像进行一场跨越几十亿年的考古。我们无法回到20亿年前的月面，等待炽热的岩浆冷却；也无法守候漫长岁月，记录一次次陨石撞击。但好在，月壤替我们保存了一些证据。
“造月亮”：读懂月亮是为了走向月亮
说起月亮，肖龙就像说起了自己的好友。和月亮打交道久了，仰望它时，似乎少了一缕浪漫的情思，多了几分求索的执着。
最初，他目光朝下，从事地球科学研究。地球内部力量推动板块运动，塑造出高山大川。可当他抬头望月，一个念头怎么也绕不开。
“月球上没有板块运动，那它是怎样演化的？都是太阳系里的兄弟姐妹，为什么它和地球如此不同？这太令我好奇了。”
2005年前后，国内从事月球研究的科研人员还不多，相关资料和课程也十分有限。某次海外访学，肖龙到一位教授家中做客。教授的孩子抱着月球模型，讲得头头是道。这极大地触动了他的内心——国内行星科学研究与教育，还任重道远。回国后，肖龙更加坚定地转向了月球与行星科学研究。
但要研究一片从未真正踏足的土地，谈何容易？
当时，中国探月工程刚刚起步，月球表面的真实情况也只能从阿波罗样品资料和遥感数据中推测。肖龙带着学生四处寻找合适的原料，从黑龙江一路找到海南，将不同地区的岩石和土壤带回实验室，制成模拟月壤。
十年间，他们研制出60多种模拟月壤，经过上千次试验，有10多种被选中，用于嫦娥工程试验和预研究工作中。累计制备的模拟月壤，接近100吨。
肖龙教授办公室中的模拟月壤。 记者 张铭 摄
如今，我们取来了真正的月壤。但更多样本量还有待探月工程的推进。
未来，嫦娥七号瞄准月球南极，将开展月表环境、地形地貌、内部结构以及水冰和挥发物等探测。再往后，嫦娥八号计划于2029年前后前往月球南极附近。它要做的是分析月球原位样品，验证月面资源利用技术，还计划开展小型封闭陆生生态系统实验。
我国目前瞄准2030年前实现中国人首次登陆月球。按照规划，航天员将在月面开展科学考察和技术试验，完成“登、巡、采、研、回”等任务。长征十号运载火箭、梦舟载人飞船和揽月月面着陆器等主要飞行产品，都已进入持续研制和试验阶段。
而研究月壤，也是在为之做准备。
“月壤颗粒细小，尤其是其中的月尘，容易附着在宇航服、仪器和设备表面，磨损活动部件，影响密封和散热。载人登月，如何防尘、除尘，是一道绕不开的难题。”肖龙说，“未来，如果要在月球上建设科研站，也不可能把所有材料都从地球运去。若能就地利用月壤，把它加工成建筑材料，或者从中提取氧、水或其他资源，人类在月球生活的成本就可能大幅降低。”
中秋佳节，玉盘高悬。“青天有月来几时？我今停杯一问之。”如此浪漫而执着的追问，是古往今来多少文人墨客的共同情思。千百年来，我们望月、问月、写月，将思念和想象都托付给那轮皎洁的清辉。
我们举头望月之时，科学家们却低下头，在显微镜中看月亮。因为在那轮明月之上，还有许多秘密需要探究，还有许多梦想有待飞翔……
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责任编辑：徐光