墨子沙龙的回答
嫦娥六号在进行了53天的“长途旅行”后顺利回来啦。她执行了什么任务？给我们带回了哪些“土”特产？让我们先了解一下很“6”的嫦娥六号。
引言
虽然月球正面采集的月壤不能直接用于种植，但可以提供材料和能源上的帮助。嫦娥六号可以从月背带回更独特的月球样本，提供更多关于月球的信息，深化人们对月球成因和演化历史的研究。
“国际化”的嫦娥六号
嫦娥六号是嫦娥五号的“孪生妹妹”，她们有着相似的身体结构，都由上升器、着陆器、返回器、轨道器四部分组成。在嫦娥五号成功从月面中纬度地区取回月壤后（之前的采样都集中在低纬度地区），嫦娥六号被赋予了新使命——前往月球背面的南极-艾特肯（South Pole-Aitken，简称SPA）盆地进行科学探测和样本采集等工作。嫦娥六号将实现人类历史上第一次月背取样，就像一位勇敢的探险家，去月球背面带回更多关于月球的秘密。
不同于姐姐嫦娥五号搭载的都是国内载荷，嫦娥六号更加“大气”，她接受了国际的熏陶，携带了来自国外的多个科学载荷，和多个小伙伴一起去往月球背面，完成采样任务，热闹极了！
首先，巴基斯坦的立方星像是一位摄影师，负责在轨道上拍摄图像，它成功拍摄了月球的照片；意大利的激光角反射器则像是一个精准的定位器，可以帮助嫦娥六号确定在月背的精确位置，还能与其他月球探测任务一起进行联合测距和定位研究；嫦娥六号的自主软着陆需要非常精确的导航和控制，激光测距测速敏感器和激光三维成像敏感器可以帮助她安全地降落在预定的月背区域。
为了更好地了解采样区的情况，嫦娥六号还带了矿物光谱分析仪和月壤结构探测仪，前者能够对采样区进行详细的光谱探测，后者像是一个“X光机”，能够对钻取的区域进行微波探测，并生成月表浅层结构图，帮助嫦娥六号更好地进行采样。
此外，法国的月球氡气探测仪将对月表的氡气同位素进行原位测量，记录月球表面的气体情况。瑞典的月表负离子分析仪则负责帮助科学家们研究等离子体与月球表面的交互作用。
这些探测设备收集到的所有科学数据不能直接传送到地球，需要鹊桥二号中继星进行转发，来确保每一份数据都能安全完整地传回地球。
嫦娥六号的月球之旅
5月3日17时27分，嫦娥六号搭载在长征五号遥八运载火箭上，从中国文昌航天发射场出发，飞向月球，开始了她的地月转移之旅，目标直指神秘的月球背面。
6月2日6时23分，着陆器和上升器组合体着陆在月球背面SPA盆地内阿波罗（Apollo）盆地的南部边缘，通过月球勘测轨道器相机（LROC）测得着陆点坐标为41.6385°S,153.9852°W。SPA盆地是月球上最大、最深、最古老的撞击盆地，同时也是太阳系中最大的撞击盆地，创下了吉尼斯纪录。
阿波罗盆地整体的月壳厚度很薄，可以挖掘到月壳底部甚至月幔的物质。在这里嫦娥六号将带回年代更久远、更深层的月背样品，告诉我们超大型撞击事件的秘密、月壳深处的物质组成，以及月球早期演化历史等。
6月2日至3日，嫦娥六号完成智能快速采样，并将采集到的月背样品封装在上升器的贮存装置中。在这段时间内，太阳光正好直射在月球背面，嫦娥六号可以依靠太阳能发电。同时，她本身携带了蓄电池，能及时补充能量。这两种方式相结合，让她在采样过程中可以持续获得能量，顺利完成了采样任务。
6月4日，由玄武岩制成的石头版五星红旗在嫦娥六号探测器上展开，为月球背面添上了一抹鲜艳的中国红。这一刻，月球背面因这抹红色更加璀璨，也象征着中国航天的伟大成就。
6月4日7时38分，嫦娥六号上升器携带着月球样品从月背起飞。与嫦娥五号相比，嫦娥六号的工程实施难度更大，因为她在月背无法直接得到地面的测控支持，只能通过鹊桥二号中继卫星和自身携带的载荷进行自主定位，但依然成功进入了预定的环月轨道。
6月6日14时48分，嫦娥六号的上升器与轨道器和返回器组合体成功完成交会对接，并于15时24分顺利地将上升器中的月球样品转移到返回器中，完成了一次精妙的“太空接力”。
6月25日14时07分，返回器携带着珍贵的月球样品，进入地球大气层，并降落在内蒙古四子王旗着陆场，工作正常，圆满完成月球背面样品的采集，实现世界首次月球背面采样返回。
“土”特产的“采购”方式
目前人们已经在月球上进行过10次采样返回，包括6次美国的阿波罗载人登月任务，共采集了381.71kg样品；3次前苏联的月球号（Luna）无人采样返回，共采集了0.326kg样品；以及我们的嫦娥五号，采集了1.731 kg样品。从月球上采集到的样品分为两类：月球岩石（月岩）和月壤。
月岩主要来自阿波罗任务，而其余4次采样任务都只采集到了月壤，没有采集到岩石。月壤一词最初用于描述阿波罗11号样品中颗粒直径小于1cm的部分。之后随着月球样品的增多，粒径小于1cm的样品便被定义为月壤，就像月球表面的“土”，而月岩就像月球的“石块”，直径大于1cm。月壤非常细，其中90%以上的颗粒直径小于1mm，平均粒径在45-100μm之间，比我们平时用的面粉还要细。
嫦娥六号沿用了嫦娥五号的方法，通过“表取”和“钻取”两种采样方式，向地球送回2kg左右的月壤，不包括月岩。具体来说，“表取”是在着陆器上的机械臂上装备类似于人手的“铲子”，以表面铲取的方式采集月岩和月壤。机械臂将类似于簸箕的工具铲到指定位置，然后使用扫帚将月壤扫进簸箕中。这能在广阔的表面区域实现多次采样，从而获取不同地点的样品。而“钻取”则是通过将着陆器正下方的“钻头”钻入月球表层约2米处，以获取所有深度的月壤。这样能够采集到月球更深处、层次更丰富的样品。
由于着陆器身处月背，受到中继星通讯时长的限制，可用于采样的时间仅有36-40个小时。为了充分利用这有限的时间，嫦娥六号采用快速智能采样技术，将月面采样的有效工作时间缩短至不到20小时。研制团队也设计了扭转密闭式结构，并采用了大应变材料，用于封装和转移样品，以确保样品的完整性和安全性。
神秘的月壤
地球上的土壤是由岩石经过长时间的风化形成的，其中含有空气、水、有机质和微生物等成分，像一个巨大的“生态城”，是生命的温床。而月球没有大气层和强磁场的保护，月壤是太阳辐射和微陨石撞击的产物，形成过程中没有生物参与，因此不含有机质，并且极度干燥缺水。
月壤由五种基本颗粒组成：原生岩石碎片、角砾岩碎片、矿物碎片、玻璃和粘结物。可以把原生岩石碎片和角砾岩碎片想象成打碎的岩石产物，而矿物碎片则是岩石破碎得更细，只剩下某一种特定的矿物。玻璃和粘结物则像是陨石和微陨石撞击后高温熔化形成的巧克力酱。月壤的分选系数是1.99-3.73，分选性极差，说明月壤是大小不同的颗粒的混杂。其化学成分主要是硅、镁、铝、钙、铁等14种元素的氧化物。其中二氧化硅最多，这也是地球上沙子的主要成分。
在研究月球样品之前，我们对月球的了解非常有限，只知道它的轨道、角动量和密度等基本信息。而月球样品像一部记录了月球历史的“百科全书”，通过测定样品的同位素年龄、岩石类型、矿物成分和各种物理性质，科学家们解释了月球、高地、月海、环形山四者的起源，进而可以估计月球的火山活动、内部组成和形成历史等。
嫦娥五号从月球正面带回的月球表土样品粒径大多小于1cm，因此也可称为月壤样品。科学家们发现月壤以斜长石和辉石为主，包含铁橄榄石、钛铁矿、镍黄铁矿和光合催化剂等，是月海玄武岩典型的矿物组成。他们测得月壤中玄武岩颗粒的年龄为20.3亿年，比之前的月球样品年轻了大约9亿年。这告诉我们，月球在20亿年前仍有火山活动，说明月球的火山活动持续时间比我们之前认为的要更长。
研究人员还在这些样品中发现了一种新的磷酸盐矿物，并将其命名为“嫦娥石”。这是人类在月球上发现的第6种新矿物，中国也因此成为继美国和前苏联后，第三个在月球上发现新矿物的国家。最近科学家们也通过显微镜和拉曼光谱等技术对月壤进行研究，在其中发现了少层石墨烯，为月球中碳元素的存在提供了新的证据。
而嫦娥六号着陆在了月球背面，这里的撞击坑比月球正面要多很多，并且布满了沟壑、峡谷和悬崖，还有几处暗斑物质。随着月背数据的增加，我们发现了月背与月面在月壳厚度、重力场、化学元素分布、岩石矿物特征等方面都有明显的不同。通过对月背样品的实际观察与分析，我们可以了解它的同位素组成、宇宙成因的核素、主量元素和微量元素的丰度以及物理性质（磁学、电学及热学性质）。这些信息记录了月背的演化过程、撞击历史、太阳风和宇宙射线记录、各种物理场、水和挥发物的分布与来源等重要内容。
总之，研究月背样品可以帮助我们揭开月背的神秘面纱，验证月球正反面的显著差异，解开月球不对称性的谜团，进而更深入地了解月球的形成和演化过程。
除了种菜，大家还可以期待月壤更多的“超能力”吗？
就像科幻小说里描述的，在月球上种菜是一种美好的未来。但目前月球的环境并不适合植物生长，因为它低重力、强辐射、高温差，而且没有水和养分。
那将月壤采集回来在地球上种菜呢？结论也是不可以。科学家们对嫦娥五号采集的月壤做过一些实验，结果表明，月壤不能直接用于种植。但好消息是，如果把月壤作为一种补充营养物添加到地球土壤中，则会对植物生长起到促进作用。实验显示，含有月壤的土壤可以让藻类、蕨类和苔藓等植物长得更茁壮。
未来我们准备在月球上建立科研基地，这便可以用到月球上的岩石和土壤资源，可以从中冶炼钛和铝等金属。也可以通过3D打印和烧结等技术，将月壤制成建筑材料。另外，太阳风可以直接注入到月壤中，其主要成分是氢和氦，所以月球上氦-3的存量是地球的200万倍，这是一种可用于核聚变的高效清洁能源。如果能够充分开发这些氦-3，将能够满足全世界人类数万年的用电需求，从而显著缓解能源危机，帮助我们继续种菜。
如果真的想在月球上种菜，可以通过密闭空间或无土栽培的方式来实现。嫦娥四号曾经搭载一个生物科普试验载荷，内部有6种生物、18ml水、土壤和空气等。在地面的控制下，棉花种子发芽，成为了人类在月球上种植出的第一片绿叶。
虽然月球目前的环境还不适合种菜，但嫦娥六号从月背采集的样品仍然可以验证许多未知的问题。我们都很期待她的归来，也希望她能带来惊喜，给我们的科学研究带来新的发现。
作者：刘建飞
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