您的月球“包裹”已到達！今天1時59分，“嫦娥五號”返回器順利“回家”，2千克月球樣本，是它帶回來的最珍貴禮物。
嫦娥五號返回器在內蒙古四子王旗預定區域成功著陸（中國探月工程官方釋出）
來自月亮上的土，藏著哪些秘密？和美國“阿波羅計劃”帶回的382千克樣本相比，時隔40多年，這次人類採集到的新樣本，又有什麼特別？
我們在第一時間求教了“科學探索獎”天文和地學領域的獲獎人們，他們中有人正在翹首期待這些月球樣本，馬上就要投入工作；有人認為有可能讓我們對月球前世今生的認識，產生一場“大突破”……
“實錘”的珍貴
“月亮上的土”其實只是個形象的說法，這次“嫦娥五號”獲得的月球樣品，學名叫月壤，既有機械臂表取的表面的“浮土”，也有鑽具鑽取獲得的“月壤柱”。
嫦娥五號探測器月球表面自動取樣實拍圖，圖上偏暗的小坑即為取樣形成（中國探月工程官方釋出）
月壤樣品為何如此珍貴？2020年“科學探索獎”獲獎人、中國科學院地球與行星物理重點實驗室的主任魏勇多年來一直深度參與“嫦娥工程”，他和同事林紅磊博士將是這些月球樣品的主要研究者之一。魏勇告訴我們，“月壤是很鬆軟的，能夠儲存下外來的物質。因為月球缺乏磁場和大氣，月壤在數十億年中都暴露在太陽風、宇宙射線、微隕石等外來物質的高速轟擊下，導致當前月壤的成分、物理性質、化學性質等基本特徵與地球表面物質顯著不同。”
來自月球的隕石，本來也會“光臨”地球。那我們為什麼還要千辛萬苦地去月球取樣？2019年“科學探索獎”獲獎人，中國科學技術大學教授汪毓明告訴我們，隕石進入地球大氣表面都要經歷大氣層的燒蝕作用，記錄空間風化的表層無法保留，直接取樣能保留風化層。“另一方面，直接取樣，可以獲取樣本準確的來源位置，這就可以瞭解取樣點的區域地質演化，像月球這樣的天體，不同區域的地質演化是存在差異的。”
意料之外的“找水”
“眼見為實”的月壤，可以讓科學家們“大展拳腳”，僅僅憑藉此前獲贈的0.5克美國“阿波羅計劃”取回的月球樣本，中國科學家的研究成果就足有40篇論文，而這一次，樣品可能有2公斤。
人類歷次月面取樣點（製圖：林紅磊博士）
簡單來說，對月壤的研究將主要分成三個大方向：在物理方向，研究樣品的顆粒形態，和在力、磁、電等方面的特徵；在化學方向，研究樣品的礦物和元素成分；在成因和演化歷史方向，利用分析同位素來進行相關研究。
在各項研究中，“找水”最出乎意料，但這可能事關月球起源的重大理論突破。
2020年“科學探索獎”獲獎人、北京高壓科學研究中心研究員胡清揚和他的同事林彥蒿博士介紹說：“無論哪種學說，都把月球起源描述成一個可怕的災難現場。比如著名的分裂假說，就認為月球是地球在熔融狀態下被高速旋轉拋射出去的。在這些‘災難現場’中，較輕的元素和化合物，比如水和甲烷，顯然會蒸發成氣體，在月球形成初期就會完全喪失，這曾經是科學界的共識。但是，近幾年來這一理論出現了鬆動，原因就是在之前阿波羅計劃中採集的月岩樣品中，透過精密的質譜儀器，竟然發現了少量的水。透過測量這次‘嫦娥’帶回的樣品裡的揮發物，我們就有可能精修、推翻、或是提出新的月球起源模型。”
來自月球的樣本甚至有望回答地球研究的相關問題。“樣品回來後，我們將在實驗室對樣品進行光譜、化學、地質年代學、磁場強度等分析，這些資訊對於深入理解月球的形成和演化至關重要。我在此前的論文裡，也提出過，近面和遠面的月壤中都應當含有來自於地球大氣的物質，如果對這次月球樣本的研究能順利實施，這些資訊也會進一步幫助我們理解地球大氣和磁場的演化。”魏勇表示。
期待已久的“對答案”
所有人在學生時代都經歷過一個“標準動作”，做完題目，翻到練習冊的最後，對答案。做對了自然開心，發現錯了，也能順藤摸瓜地去找原因。
嫦娥五號著陸器和上升器組合體全景相機環拍成像，五星紅旗在月面成功展開，影象上方可見已完成表取取樣的機械臂及取樣器（中國探月工程官方釋出）
“嫦娥五號”帶回來的月壤中，也藏著這樣的“標準答案”。天文學中，一個常用的觀測方法叫“撞擊坑統計定年法”，大致是說，觀測固體天體的某一區域被多少隕石撞擊過，有越多撞擊坑，證明這一區域“年齡”越老，撞擊坑越少就越年輕。按照這樣的方法觀測，這次“嫦娥五號”位於月球正面風暴洋西北部的一個火山口附近的取樣點，樣本“年齡”應該在10億到20億年之間。
但是，“撞擊坑統計定年法”還能不能更精確？這就是科學家要向這次的樣本尋求的“標準答案”。“透過對月球樣品進行精確的放射性同位素測量，就可以得到它的實際‘年齡’，從而可以用來校準撞擊坑定年法得到的年代學資料，這樣，我們就能得到月球各個地質單元更準確的形成時期。”胡清揚如是解釋。“校準”之後的這把“尺子”，甚至還有助於判斷其他天體的“年齡”。
月壤還在提供更多“標準答案”。“嫦娥五號”這次採取了原位和實驗室的聯合分析的方法，也就是說，在取樣前，先用礦物光譜分析儀來測量取樣點位置的光譜，以此分析著陸區的物質成分和月壤的風化程度，等月球樣本返回後再進行詳細分析和驗證。“透過這樣的聯合分析，未來我們對月表礦物組成和水冰含量等重要資訊的判斷，就會更加準確。”魏勇表示。
年輕的“本錢”
“在地球上，很難發現古老的樣品，比如40億年前的岩石就很稀罕，但在月球上，卻不容易發現相對‘年輕’的樣品。”在胡清揚看來，這次“嫦娥五號”的樣本，“年輕”則是重要的“本錢”。
此前“阿波羅計劃”得到的月球樣本，形成時期都在大約30億年前，按照此前的理論，月球上的火山活動在35億年前達到頂峰，然後減弱並停止。但是，這次“嫦娥五號”採集的，卻可能是形成不到20億年的“年輕”月壤。“這些非常年輕的火山岩，將告訴我們很多問題的答案。比如，月球后期的內部活動是什麼樣的？月球最年輕的火山活動的確切年齡是多少？噴發出來的玄武岩性質是怎樣的？是否有水等揮發物？月球磁場在月球后期是活躍的嗎？”魏勇表示。
“根據對現有的阿波羅樣品研究，39億年到36億年前的月岩樣品主要是以高鈦玄武岩為主；而低鈦玄武岩主要形成於34到32億年前。由此看來，月岩成分跟月球演化歷史是有密切關係的。”胡清揚和林彥蒿充滿期待，“對年輕月球樣品的研究，將無疑地為研究月球晚階段的演化歷史提供第一手資料。”
嫦娥五號上升器月面起飛模擬圖（中國探月工程官方釋出）