嫦娥五号带回月壤中为何会有玻璃颗粒?系小行星撞击产生高温高压所致

 菲燕     

近日,“月球样品001号”月壤在国家博物馆对公众开放,顿时引发了全国人民的关注和热议。


嫦娥五号带回月壤中为何会有玻璃颗粒?系小行星撞击产生高温高压所致


2020年12月17日,嫦娥五号探测器返回舱安全着陆,带回了1731克的月球样品,首次实现了我国地外天体采样返回。


据悉,月球样品001号装有100克月壤样品,其容器材质为人造水晶,整体造型借鉴自国博馆藏的系列青铜“尊”造型,整体外部造型高38.44cm,象征地球与月亮间的平均间距384400公里;整体外部造型宽22.89厘米,象征嫦娥五号自发射到返回的任务时长22.89天。月壤储存在其中心部位的空心夹层球体造型之中。


月球上的土和地球上的土主要区别是什么?


据介绍,所谓的月壤其实是一层沙,或许叫月沙可能更准确,它几乎完全是由天体撞击作用形成的。体积较大的基岩在小天体的撞击作用下,不断打碎、混合和翻动,最终在月球表面形成了一层数米到十几米厚的沙土层。


这些沙土颗粒的平均直径约为100微米(0.1毫米),不含任何有机成分,成分主要是橄榄石、辉石、钛铁矿、斜长石以及玻璃态物质。什么?玻璃?是的。


月球样品中为什么会有玻璃颗粒?


一般在人们的认知当中,玻璃是现代工业的产物,难不成月球曾经有史前文明登陆过?当然不是了。


嫦娥五号带回月壤中为何会有玻璃颗粒?系小行星撞击产生高温高压所致

图注:普通望远镜下的月亮,布满了大大小小的陨石坑。


通过望远镜,我们能看到月面上布满了大大小小的环形山,这些环形山大多是由早期小行星撞击而成。月球由于没有大气层的保护,这些小天体撞击月面的速度高达每秒十几公里到几十公里不等,撞击产生高温高压,能够熔融二氧化硅,产生大量的天然玻璃状物质。


其实,目前月球仍然时而遭受小行星的撞击,只不过频率不如早期高,但每次撞击都会产生玻璃状物质。虽然月面各处的月壤成分有些差别,但几十亿年下来,整个月壤中普遍含有玻璃状物质。


嫦娥五号带回月壤中为何会有玻璃颗粒?系小行星撞击产生高温高压所致

图注:世界第一颗原子弹爆炸时产生的核火球。


在核试验场中,也能形成大量的玻璃状物质。1945年,人类第一颗原子弹在美国新墨西哥州沙漠地区上空爆炸,爆炸当量接近二万吨TNT炸药!上亿度的高温把托举原子弹的铁塔熔化,地面上的沙子被吸入火球内部熔融,最后像雨滴一样落下来。


嫦娥五号带回月壤中为何会有玻璃颗粒?系小行星撞击产生高温高压所致

图注:世界第一颗原子弹爆炸场地产生的玻璃态物质。


据说当时人们并没有注意到这种绿色的玻璃石,后来才注意到有一些玻璃状矿物不寻常地散落开来,人们甚至收集这种绿色玻璃石碎片作为纪念品。在地面核试验中都会形成类似的玻璃石。


美国曾经送给我们一克月岩


2005年,本文作者还在大学时代就有幸聆听过欧阳自远院士的科普讲座,欧阳自远院士是我国探月工程首席科学家。当时他回忆说,1978年5月28日,美国派出总统国家安全事务顾问布热津斯基访问中国,并带来了卡特总统向中国赠送的礼物:质量仅1克的月岩样品。月岩样品放在一块有机玻璃内,看上去有指甲盖般大小。这份样品被一分为二:一半珍藏在北京天文馆让公众参观;另外一半用于研究,研究人员竟然发表了十多篇重要论文。


现在,我们自己从月球采回来多达1731克样品,这些样品是从月球“风暴洋”北部吕姆克山脉附近采集的,这个地方其他国家从未到访过,该地存在大约13亿至20亿年前的玄武岩,获得这些年轻玄武岩的同位素年龄,将有助于推进对月球火山活动和演化历史的认识。


探访嫦娥五号“太空牵手”背后的硬核青年


嫦娥五号带回月壤中为何会有玻璃颗粒?系小行星撞击产生高温高压所致

中青报·中青网记者韩飏(右)在中国航天科工二院二十五所“职工小家”采访航天青年。


春节前,我来到中国航天科工二院二十五所,想看看在嫦娥五号“太空牵手”的背后,有怎样一群硬核青年?


二十五所的“职工小家”有一个简易书架,上面摆满各种奖杯奖状和荣誉证书,足足占据一整面墙,“载人航天工程重大贡献先进集体”“中国五四青年奖章(集体)”“中国航天质量奖”……


“可上九天揽月,可下五洋捉鳖”。我不禁感叹,中国航天科工二院二十五所大到宇宙飞船、小到测温仪器,无不彰显着自主研发的“国货之光”。


在“职工小家”,我见到了“女战士”贺中琴。她身穿一件大红色针织衫,扎着高高的马尾辫,干净利落。


38岁的贺中琴是嫦娥五号微波雷达研制团队第一位女设计师,也是第一批参与产品研制的设计师之一。从2007年到2021年,从实习生到主任设计师,从小贺到贺姐,贺中琴一路走来,带领团队从零突破,自主创新。


贺中琴的丈夫也是一名航天人,加班加点是他们的家常便饭。为了尽快投入工作,女儿刚满一岁,贺中琴便给她断了奶。


在“职工小家”,我还遇到了贺中琴的师弟贾学振,为了攻克一个个技术难题,一样是舍小家,顾大家。


技术的每一次突破、工程的每一步跨越,是航天人对“100%成功率”的执着追求。


“是什么让你们如此坚持?”采访中,我向不同的航天青年发问,得到的答案几乎一致——“热爱”。


也许没有人比航天人更透彻地理解“仰望星空,脚踏实地”的含义。9年间,二十五所微波雷达“六战六捷”的背后是航天人始终如一的执着与坚守。


研究室主任邓晓东告诉我,在二十五所,有个人人皆知的现象,“93号楼6楼东侧的灯永远亮着”,那一角是微波雷达研制团队的办公室,那束光就是航天精神之光。


九天云外揽月回!——探月工程嫦娥五号任务回顾


2020年11月24日4时30分,中国文昌航天发射场。长征五号遥五运载火箭尾焰喷薄而出,闪烁着多彩的光芒映透整个夜空。山坡山、海岸边,人们欢唿、庆祝,目送长征五号全力托举嫦娥五号向着月球飞驰而去。


23天后的12月17日凌晨,内蒙古四子王旗。在闯过月面着陆、自动采样、月面起飞、月轨交会对接、再入返回等多个难关后,历经重重考验的嫦娥五号返回器携带月球样品,成功返回地面。


回顾嫦娥五号这举世瞩目的23天,人们一面为它惊险的太空之旅捏一把汗,一面为它不断传回的一条条捷报而欣喜和感动。人们将永远铭记,2020年底这次意义非凡的太空之旅。


2020年11月24日4时30分,长征五号遥五运载火箭在中国文昌航天发射场点火升空,将运送嫦娥五号探测器至地月转移轨道。


2020年11月29日20时23分,嫦娥五号探测器在近月点再次“刹车”制动,飞行轨道从椭圆环月轨道变为近圆形环月轨道。


2020年11月30日凌晨4时40分,在科技人员精确控制下,嫦娥五号探测器着陆器和上升器组合体与轨道器和返回器组合体分离。


2020年12月1日23时11分,嫦娥五号探测器成功着陆在月球正面西经51.8度、北纬43.1度附近的预选着陆区,并传回着陆影像图。这是12月1日在北京航天飞行控制中心拍摄的嫦娥五号探测器落月瞬间。


2020年12月2日22时,经过约19小时月面工作,探月工程嫦娥五号探测器顺利完成月球表面自动采样,并按预定形式将样品封装保存在上升器携带的贮存装置中。这是12月2日嫦娥五号探测器在月球表面自动采样。


2020年12月4日,国家航天局公布了探月工程嫦娥五号探测器在月球表面国旗展示的照片。嫦娥五号着陆器和上升器组合体全景相机环拍成像,五星红旗在月面成功展开,此外图像上方可见已完成表取采样的机械臂及采样器。


2020年12月3日23时10分,嫦娥五号上升器月面点火,3000牛发动机工作约6分钟后,顺利将携带月壤的上升器送入到预定环月轨道,成功实现我国首次地外天体起飞。


2020年12月6日5时42分,嫦娥五号上升器成功与轨道器返回器组合体交会对接,并于6时12分将月球样品容器安全转移至返回器中。这是12月6日,航天科技人员在北京航天飞行控制中心指挥大厅监测嫦娥五号上升器与轨道器返回器组合体交会对接情况。


2020年12月6日12时35分,嫦娥五号轨道器返回器组合体与上升器成功分离,进入环月等待阶段,准备择机返回地球。


2020年12月17日凌晨,嫦娥五号返回器携带月球样品,采用半弹道跳跃方式再入返回,在内蒙古四子王旗预定区域安全着陆。


2020年12月17日,在中国航天科技集团五院,科研人员打开嫦娥五号返回器舱门,取出装有月球样品的容器并进行称重。

来源:腾讯太空/乔辉,新华社,中 国 青 年 报综合

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