根據(jù)《美國(guó)化學(xué)會(huì)雜志》（Journal of the American Chemical Society）刊載的一項(xiàng)新研究[1]，中國(guó)原子能科學(xué)研究院核物理研究所的科學(xué)家分析了嫦娥五號(hào)帶回的月球樣品，結(jié)果發(fā)現(xiàn)其中的元素成分與當(dāng)年美國(guó)阿波羅宇航員帶回的月巖、月壤成分相差很大，這究竟是為什么呢？

作為地球的近鄰，月球的引力對(duì)地球生態(tài)系統(tǒng)造成了很大影響，無(wú)論是海洋潮汐，還是地球自轉(zhuǎn)軸的傾斜角度穩(wěn)定，都與月球有關(guān)。研究月球的起源和演化，對(duì)于了解地球的歷史和未來(lái)都非常重要。要深入了解月球，最好的辦法就是去月球上采回樣品，然后在地球上進(jìn)行一系列分析。

半個(gè)多世紀(jì)前，美國(guó)宇航局（NASA）進(jìn)行了阿波羅載人登月計(jì)劃，阿波羅11號(hào)登月艙載著兩位宇航員第一次成功登陸月球正面。此后，NASA又進(jìn)行了5次成功的載人登月任務(wù)，還有另外10名宇航員踏上月球表面。

每次載人登月期間，宇航員都從月球表面上采集了不少的月球樣品，阿波羅11號(hào)帶回了大約21公斤。在最后一次載人登月任務(wù)時(shí)，阿波羅17號(hào)宇航員帶回了多達(dá)110公斤的月球樣品。前后六次，宇航員帶回的月球樣品總重約381公斤。

44年前，美國(guó)送了1克阿波羅月巖給我國(guó)。我國(guó)科學(xué)家把這塊月巖切成兩半，用其中0.5克開(kāi)展了一系列研究，發(fā)表了十幾篇科研論文。中國(guó)原子能院核物理研究所此前也研究了阿波羅月巖，分析出其中36種化學(xué)元素的含量。

但要深入研究月球，尤其是尋找月球中的礦產(chǎn)資源，例如，在地球上極為罕見(jiàn)的氦-3，我們需要更多的月巖和月壤。終于在2020年，我國(guó)的嫦娥五號(hào)創(chuàng)造了這樣寶貴的研究機(jī)會(huì)。

嫦娥五號(hào)在月球正面西側(cè)風(fēng)暴洋成功著陸，這里是由遠(yuǎn)古火山噴發(fā)所形成的玄武巖月海。在月面停留兩天后，嫦娥五號(hào)采集了1.731公斤的月球樣品，成功帶回地球。

隨后，嫦娥五號(hào)樣品進(jìn)行了多次分發(fā)，我國(guó)的很多科研院校和研究所都拿到了寶貴的月球樣品。這些月球樣品引爆了我國(guó)科學(xué)家的研究熱潮，發(fā)表了多篇研究論文，進(jìn)一步揭示了月球的演化史。

中國(guó)原子能院的科學(xué)家通過(guò)儀器中子活化分析，用中子轟擊月球樣品，來(lái)產(chǎn)生放射性核素，進(jìn)而確定樣品中的元素種類(lèi)和含量?？茖W(xué)家測(cè)定了嫦娥五號(hào)月球樣品中的40多種元素，并與阿波羅宇航員帶回的月球樣品以及地球樣品進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，其中的主量、微量與痕量元素相差非常大。

當(dāng)然，這并不意味著阿波羅載人登月是假的。因?yàn)樵虑蛏喜煌胤降脑亟M成和含量是不一樣的，數(shù)次阿波羅載人登月任務(wù)帶回了不同的月球樣品。雖然阿波羅12號(hào)也是在風(fēng)暴洋著陸，但與嫦娥五號(hào)的著陸點(diǎn)相距很遠(yuǎn)，所以采到的樣品存在很大差異。

先前的研究表明，阿波羅月球樣品都是非常古老，最年輕的至少也有30億年，而最古老的甚至超過(guò)了44億年，這幾乎要追溯到月球的起源時(shí)間了。相比之下，嫦娥五號(hào)帶回的月球樣品年齡估計(jì)只有20億年，這填補(bǔ)了月球演化史的時(shí)間空白，也意味著月球的地質(zhì)活躍持續(xù)時(shí)間遠(yuǎn)超此前科學(xué)家的推測(cè)。

新研究表明，嫦娥五號(hào)與阿波羅月球樣品也有相似之處，例如，Ba/La、FeO/MnO之比非常接近。這項(xiàng)新研究不但加深了人類(lèi)對(duì)于月球演化史的認(rèn)知，而且對(duì)未來(lái)的月球資源探測(cè)、開(kāi)發(fā)與利用大有裨益。

以氦-3為例，這是人類(lèi)夢(mèng)寐以求的完美可控核聚變?nèi)剂?。在地球上，?3的儲(chǔ)量極低，非常罕見(jiàn)。而在月壤中，估計(jì)存在多達(dá)110萬(wàn)噸的氦-3。因?yàn)樵虑驔](méi)有磁場(chǎng)和大氣層的阻擋，主要來(lái)自太陽(yáng)風(fēng)（太陽(yáng)高能粒子）的氦-3可以直達(dá)月表，并在月壤中不斷沉積。

利用氦-3進(jìn)行核聚變，不但不會(huì)有核輻射的問(wèn)題，而且能量效率還非常高，只要100噸的氦-3，通過(guò)核聚變反應(yīng)產(chǎn)生的電力就能滿足全球人類(lèi)1年的需求。因此，氦-3被認(rèn)為具有極高的價(jià)值，每1噸的估值可達(dá)30億美元。

目前，核工業(yè)北京地質(zhì)研究院正在研究嫦娥五號(hào)帶回的月球樣品。希望我們能夠早日實(shí)現(xiàn)從月壤中提煉出氦-3，從而在開(kāi)采月球方面取得先機(jī)。我們需要把目光放得更遠(yuǎn)，氦-3不只存在于月球上，諸如水星這樣的星球上也有大量的氦-3，相信未來(lái)的星辰大海離不開(kāi)這種寶貴的物質(zhì)。

參考文獻(xiàn)

[1] Yonggang Yao, Caijin Xiao, Pingsheng Wang, et al. Instrumental Neutron Activation Analysis of Chang’E-5 Lunar Regolith Samples, Journal of the American Chemical Society, 2022, DOI: 10.1021/jacs.1c13604.