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人类登月50周年,阿波罗计划的背后,是否会进一步揭开神秘的面纱

  阿波罗号搜集到的月球岩石可能会解开更多关于我们太阳系的秘密。美国宇航局(NASA)希望现代工具和科技能从1972年宇航员收集的岩石中带来全新的发现。

  

  图解:1972年12月11日,美国宇航局宇航员哈里森施密特(Harrison Schmitt)在“阿波罗17号”(Apollo 17)执行任务时,采集了月球中“陶勒斯-利特罗”(Taurus-Littrow)着陆点的耙子样本。

  图源: Eugene A. Cernan NASA

  1972年12月,阿波罗17号的宇航员吉恩塞尔南(Gene Cernan)和哈里森“杰克”施密特(Harrison“Jack”Schmitt)在他们蜘蛛状的月球着陆器着陆月球一天后,把一个16英寸长的铝圆筒砸进了月球表面,并提取了大约一磅半的被称为风化层的岩石土壤。

  这些宇航员是在月球上行走的十几名NASA宇航员中的最后一批,他们小心翼翼地密封了所谓的驱动管,并把它带回休斯顿的约翰逊航天中心。近半个世纪,这些驱动管在约翰逊航天中心一直保持原封不动的状态。

  

  美国宇航局表示,现在终于到了打开这些管道的时候了。美国宇航局已经挑选了9个团队来研究这个47年前被带回的样本,以及一些月球岩石,这些岩石在被长期储存之前只进行了短暂的检查。

  大多数在阿波罗计划期间收集的岩石和风化层,在阿波罗17号结束时,已经被检查过了。美国宇航局将这些数据保留了下来,以便新一代的科学家使用20世纪70年代的未能达到的工具和技术对它们进行分析。

  

  图片:阿波罗 17 号-在阿波罗17号任务中用来收集土壤样品的驱动管(美国宇航局)

  美国宇航局华盛顿总部的月球科学家萨拉诺布尔(Sarah Noble)说:“对于下一代来说,这确实是一个获得一些新样本的机会。我们总是为后代留下大量的样本,某种程度上,你会传给下一代。”

  美国宇航局下达命令对月球上的旧岩石进行新的分析的另一个原因是,该机构正在为阿尔特弥斯计划做准备。该计划的目标是在2024年将宇航员送上月球。阿耳特弥斯号的宇航员包括第一位女月球漫步者将带回更多的样本,美国宇航局希望确保科学家拥有分析新一批月球岩石的技术。

  施密特将美国宇航局打开样本的决定比作一项全新的阿波罗任务。今年4月,在华盛顿举行的美国大学空间研究协会(Universities Space Research Association)关于过去50年太空探索的研讨会上,他开玩笑说:“你可以再执行一次登月任务,只要回去研究样本就行了。我不建议这是你唯一的登月任务。”

  九个被选择检查样本的幸运团队分别来自美国宇航局艾姆斯研究和戈达德太空飞行中心,以及亚利桑那大学、加州大学伯克利分校新墨西哥大学的山霍利约克大学、美国海军研究实验室、行星科学研究所和海湾地区环境研究所。

  

  按照水分分析

  科学家们希望他们的分析能带来关于月球的新发现,包括样本采集地点的地质历史,岩石在无空气的月球表面的“天气”以及地球上不同的存储技术在随着时间的推移将如何影响样本。

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  也许要回答的最有趣的科学问题是这些样本中的含水量。当科学家在20世纪70年代第一次检测阿波罗月球岩石时,他们没有发现任何水。但当科学家在2008年用更为先进的设备进行另一项研究时,他们发现了微量元素。

  月球上的水从何而来就此而言,地球上的水也从何而来一直以来是科学之谜。

  科学家们认为其中一种可能是:大约45亿年前,一个被他们称为提亚的火星大小的物体撞击了地球,撞击产生的碎片聚集在地球轨道上形成了月球。如果那时地球上已经有水了,那么其中的一些水可能已经转移到了新形成的月球上。另一种可能性是,月球和地球的水都是在较晚的时候被携带水的小行星或彗星撞击过后形成的。

  

  领导该研究小组之一的亚利桑那大学宇宙化学家杰西卡巴恩斯(Jessica Barnes)说:“研究小组可能能够通过检测月球样本中被称为的氢同位素比值来推断出水的来源。氢同位素比值本质上是一种独特的原子特征。”

  她说:“太阳系中不同的物体有不同的氢同位素比率,所以我们可以利用氢同位素比率,试图通过时间来追踪水,就像指纹技术一样。”

  科学的一次机会

  在约翰逊航天中心,阿波罗17号的驱动管仍然是真空密封的;其他来自阿波罗15号和17号的样本被保存在氦中,或者被储存在冷藏库。

  除了岩石和土壤,塞尔南和施密特带回的驱动管还含有少量被锁在岩石和土壤中的稀有气体。这种情况也将会被一起分析。美国宇航局的科学家将有一次机会打开管道,将气体导入质谱仪--一种用来检测样品中物质的仪器。样品中稀有气体的丰度有助于确定它的年龄。

  

  图片:阿波罗17号宇航员收集的月球岩石的彩色照片--NASAJSC

  驱动管将在约翰逊航天中心打开,同时一些新样品将被运往不同地点的研究团队,各研究室都有各种科学仪器可供使用。实验的过程和时间仍在最后确定中,但工作最早可能从明年开始。

  巴恩斯说:“我们有一个从破坏性最小到破坏性最大的分析程序。在你有机会对它进行其他分析之前,显然不想毁掉你想看的那部分样本。”

  幸运的是,科学家们在2024年将获得更多的机会,这要归功于重返月球的阿尔特弥斯计划。初步计划要求在2024年首次登月球,然后在2028年之前每年进行更多的月球表面访问,并建立一个永久的月球基地。

  美国宇航局还没有决定阿尔特弥斯可能带回多少新月球岩石,但如果阿波罗计划要有任何指导意义的话,它可能会有很多:在1969年至1972年间的仅仅6次任务中,宇航员收集了842磅重的样本返回地球。

  参考资料

  1.WJ百科全书

  2.天文学名词

  3.nbcnews-凡晨星仪

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