6月25日，嫦娥六號探測器成功返回地球，人類首次在月球背面“挖土”之旅宣告成功。在對月壤的科學(xué)研究中，太空風(fēng)化是每次必須要面對的問題，對更好地認識月球表面物質(zhì)演化過程具有重要意義。
所謂太空風(fēng)化，是指暴露在太空環(huán)境中的天體表層受到宇宙射線照射、太陽風(fēng)粒子轟擊、微隕石撞擊等所經(jīng)歷的一系列變化過程的總稱。這一過程既會導(dǎo)致巖石或者礦物機械破碎的物理變化，又會產(chǎn)生新的礦物相而導(dǎo)致化學(xué)變化。太空風(fēng)化研究是分析和理解微隕石撞擊、宇宙輻射，以及太陽風(fēng)粒子轟擊與天體表面物質(zhì)的相互作用過程和機理，能讓科學(xué)家認識天體表面物質(zhì)演化和空間環(huán)境變化過程。
風(fēng)化作用按因素和性質(zhì)分為物理風(fēng)化作用、化學(xué)風(fēng)化作用和生物風(fēng)化作用三種類型。物理風(fēng)化作用使得巖石只發(fā)生機械破碎而化學(xué)成分未改變；化學(xué)風(fēng)化作用則由于巖石在氧、水和溶于水中的各種酸作用下，發(fā)生分解而化學(xué)成分發(fā)生改變；生物風(fēng)化作用是指生物活動引起地表巖石分解破壞作用，既包含引起機械破碎的生物物理風(fēng)化作用，又包含造成巖石化學(xué)分解的生物化學(xué)風(fēng)化作用。
公眾所了解的風(fēng)化作用都發(fā)生在地球，指的是地表或接近地表的巖石在溫度變化，空氣、水、生物作用和影響下所產(chǎn)生的物理和化學(xué)變化的總稱。與月球相比，地球被一層很厚的大氣層包圍著，所發(fā)生的風(fēng)化作用與太空風(fēng)化截然不同。
人類對太空風(fēng)化的認知還只是冰山一角，且主要來自對月壤的研究。截至目前，人類共對月球進行了11次采樣返回。2020年底，我國實施的嫦娥五號任務(wù)就是其中之一，所帶回的月壤是月球表層太空風(fēng)化的產(chǎn)物，成分主要包括玄武巖巖石碎屑、角礫巖、膠結(jié)物和玻璃珠。最新研究結(jié)果表明，嫦娥五號月壤主要由直接來自EM4玄武巖的物質(zhì)組成，或者代表了這些玄武巖受不同程度撞擊作用導(dǎo)致的破碎及部分至完全重熔的產(chǎn)物，另外含約7%-8%的非月海物質(zhì)組分，以及約1%的微隕石組分。
月壤顆粒微小且微觀結(jié)構(gòu)復(fù)雜，極大地限制了人們對太空風(fēng)化作用機制的認識。近年來，通過研究嫦娥五號月壤納米尺度微觀形貌、晶體結(jié)構(gòu)及化學(xué)成分，我國科學(xué)家研究了單顆粒表面多相物質(zhì)在相同太空環(huán)境下的不同微觀結(jié)構(gòu)和成分變化，并構(gòu)建了太陽風(fēng)氫注入與加熱擴散丟失的動態(tài)平衡模型。
嫦娥五號帶回的月壤已發(fā)放7批次共85.48克科研樣品，取得的科研成果涵蓋月球演化與撞擊歷史、太空風(fēng)化作用與機制，以及資源利用等多個領(lǐng)域，推動了我國行星科學(xué)的發(fā)展。
對于嫦娥六號首次在月球背面南極-艾特肯盆地采集回來的月壤樣品，科學(xué)家認為更具科研價值。這些珍貴的月壤樣品，或能幫助科學(xué)家查明深部月殼物質(zhì)組成乃至月幔物質(zhì)組成、南極-艾特肯盆地的形成時代，以及進一步探討著陸區(qū)風(fēng)化層形成過程及其周圍地質(zhì)單元的巖漿活動等科學(xué)問題。
（作者系中國地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)研究所研究員）
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