@ 2019.03.19 , 12:00

月壤的秘密

作者:Neel V. Patel

6次阿波罗任务总共带回地球842磅月球岩石与土壤。虽然很多都立刻被用作了研究,但NASA还是封存了很多样本,研究者们希望将来的才俊们可以用更先进的技术来帮助人类了解月亮的秘密。

这是50年来的第一次这些月壤重见天日。周一,在关于白宫提出的2020年预算的演讲中,NASA局长Jim Bridenstine宣布,NASA将向九个不同的美国研究机构发布三个月球岩石样本,在那里样本将被进行实验室研究和分析。这些发现可以让我们更加了解月球地质及其在数十亿年中的演变,甚至可以让我们深入了解我们在未来十年最终重返月球时应该注意什么。

Bridenstine在佛罗里达州的肯尼迪航天中心对观众说到:“阿波罗时代的老前辈们知道他们当时所拥有的技术并不是我们今天所拥有的技术,所以他们决定保留样品……我要感谢,如果可以的话,阿波罗一代,他们保存来这些样品,让我们这一代人有机会去研究。”

我们只有一定数量的月球样本可以在地球上进行研究,而NASA一直持谨慎态度。但是NASA再次推动重返月球计划,我们就有希望很快获得更多研究资料。“眼前还有更多的月球样本,我们将能够学到更多关于以前的月球的知识,”Bridenstine说。

这些样本全部在阿波罗15、16和17次任务期间收集,它们都没有暴露在地球的大气层中,但以不同的方式被保存下来。例如1972年返回地球的阿波罗17号样本是1.8磅的真空密封月球核心,其中包含一层分层的岩石,将由九个选定的研究小组中的六个进行研究。 与此同时,另一个团队可以获得自1971年以来一直储存在氦气中的阿波罗15号带回的样品。一些样品被冻结,其他样品则保持密封在室温下储存。

美国海军研究实验室的研究员凯特·伯吉斯说:“我认为这是NASA提供这些新样品的绝佳时机。”他将带领团队研究冷冻的样品以及氦气保存的样品,观察“空间风化”的影响 - 空间环境与像月球一样无气体的相互作用。“在过去的10年或15年中,样本分析中使用的许多技术和仪器已经取得了重大进展,这些技术和仪器已经成熟到足以提供可靠和值得信赖的数据。”

空间风化中涉及的两个最大过程是太阳风引起的辐射(可能导致氢和氦被困在月球的最外层),以及微陨石的影响。这些过程可以极大地影响月球表面层。“更好地理解导致某些特定类型变化的原因将导致更好地解释我们没有样本的表面的成分和历史,包括月球的其他部分和许多小行星,”伯吉斯说。

这种类型的研究需要使用不同的显微镜和光谱仪器,这些仪器可以表征土壤的结构和化学特性,并真正研究空间风化引起的物理变化。这些仪器的高空间分辨率在过去10年左右才真正得到来实现。此外伯吉斯说,测量材料中纳米级的氢和氦的能力 - 这对于这次调查至关重要 - 最近五年左右才实现。去年只有伯吉斯和她的同事能够成功地分析这种月球样本。

伯吉斯并不是唯一一个强调今天的技术对他们的研究至关重要的人。来自新墨西哥大学的研究员查尔斯·希勒正在开展一项围绕真空密封的阿波罗17号样本的研究,这些样本是从月球的一个区域收集的,这些样本的温度很低。这些“冷阱”样品是独一无二的,之前实验室团队从未研究过类似的样品。希勒希望利用这些研究来重建月球上挥发物(易于蒸发的物质,如水)的循环,并描绘新月球岩石的特征。同样,显微镜和光谱学方面的进步使这项工作比过去几十年更加详细,并使团队有机会自己研磨月球岩石。

“我一直是研究这些样品的倡导者,”希勒说。“在此期间,我与NASA合作制定了处理和这些样品的策略。周一所有这些计划都取得了成果,获得了令人难以置信的回报。”

我们一定会从这些项目中更好地了解月球的过去,但在我们计划回归月球时,它们也会让我们反思一下。“我们如何探索月球并在月球上进行人类活动可能部分取决于对这些样本的观察,”希勒说。

正如她提到的那样,Burgess的工作对于帮助我们理解如何导航和与无气体天体如月球和小行星的接触非常有价值,这些小行星直接暴露在我们想要开采和建立永久性前哨的太空中。Shearer和Kees Welten是加利福尼亚大学伯克利分校研究员,领导一个关于陨石撞击月球影响的项目,他们都相信这种工作可以帮助我们改进样品采集技术和材料,以便将来对月球和其他太阳系内物体进行研究。

选择用于研究这些样本的其他项目将深入了解有机物如何在月球上保存、如何将水锁定在月球矿物中、以及在月球火山初期形成的物质。Burgess说:“这与阿波罗11号50周年纪念日以及目前国际上对月球的关注一样,与其他行星样本返回任务一样,如OSIRIS-REx和Hayabusa-2,这更令人兴奋。”

本文译自 popsci,由译者 HW 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


支付宝打赏 [x]
您的大名: 打赏金额:

赞一个 (1)