第640期【齐悦读—线上共读—透视新科技】 “齐悦读”[线上共读] 《探寻月球演化奥秘》
（通讯员 邓辉）
讲座题目：透视新科技——探寻月球演化奥秘
主 持 人：胜 春
做客嘉宾：欧阳自远，中国科学院院士。
杨 蔚，中国科学院地质与地球物理研究所研究员。
讲座时间：2025年2月17日～2月23日
（备注：讲座视频可循环播放）
透视新科技——探寻月球演化奥秘
讲座内容：
各位好，欢迎收看我们今天的《透视新科技》节目！我是主持人胜春。我国科学家对月球土壤的研究最近取得了重大的突破，这个突破就是过去我们对月球生命终止期的认知是28亿年前，而新的研究显示是20亿年前。2021年10月19日，国际权威学术期刊《自然》同时在线发表了三篇，来自中国科学院地质与地球物理研究所的研究成果。成果显示，中国科学家找到了一类新的月海玄武岩，它的年龄为20亿年，这个数字让月球岩浆停止的时间推迟了8亿年。岩浆活动决定着星球的“生死”，当岩浆停止活动，也意味着星球生命的终结。在此之前国际科学界公认，月球岩浆活动可能停止于28亿年前。这个数字是科学家们研究了上世纪七十年代美国阿波罗号，从月球带回的土壤后获得的答案。但是在2020年12月，中国月球探测器嫦娥五号从月球带回来1731克月壤，通过对最新采集的月壤研究，中国科学家将月球岩浆停止的时间改写为20亿年前，刷新了月球“活着”的年龄。那么为什么嫦娥五号带回的月壤，会得到和此前不一样的答案？月球的岩浆活动与我们又有什么关系呢？
我们首先给大家介绍一下我们今天请来的嘉宾，中国科学院院士欧阳自远先生，欢迎您！接下来一位是中国科学院地质与地球物理研究所的研究员杨蔚。通过我们这次的探测的结果是月球的寿命，跟之前我们认知的差了8亿年，早了8亿年或者晚了8亿年，这个差别在哪里？意义又是什么？我们普通人可能觉得，那你差个8亿年好像也没什么，在这个月球科学上，那就是一个比较重要的事情了。因为月球它这个火山活动能持续多长时间，就是它的寿命能够持续多长时间，实际上是月球科学最关心的一级科学问题，什么时候出生的，什么时候停止了活动？过去的话，因为阿波罗和月球样品，包括陨石样品所获得的年龄都是在28亿年前，那么基本上还是跟理论上是吻合的。如果说现在又多了8亿年，到了20亿年前，那这个寿命延长就带来了新的问题，那为什么像月球这么小的一个天体，它还可以持续这么长时间。刚才您说了一个词，就什么时候出生的，这有点类似于人和动物的生命一样，我们探索星球也有这个概念吗？
那当然，你研究任何一个事物，你可能都应该是这样的。我们太阳系的太阳和八大行星，你也可以利用人的一生来做比画，它们有幼年时期、青年时期、壮年时期、老年时期，那么年轻的太阳非常厉害，温度也很高，作用也很大，把星云里面的东西都熔掉了。我们的月亮也经过了岩浆洋的时候以后慢慢冷却，它温度减小的（速度）100万年降1OC左右，你要好几亿年才给它凉了，所以它里面一直是热的，里面有电流运动，所以它活着的时候，就像地球现在一样，它有磁场。有电流运动，它就有磁场产生，它现在已经衰老了，它的磁场给丢了。为什么里面凉了，里面冷下去了，表现的特征是什么？没有明显的火山活动了。没有生命力。月震也是非常微弱的，我们地球正是壮年时期，所有的特征都一样，跟人一样的。我们的地球到了今天还有45亿年，还是活蹦乱跳的，天天给你来个地震，一会儿又火山，对吧，搞得你这个不安宁，所以我认为你应该动态地去观察，像一个生命一样去对待月球，它确实是一个活跃的生命，它带给我们很多新的知识。那说到这儿，我们来看看我们记者之前编辑的短片。
科学家们通常认为一颗星球的活力来自于内部的岩浆活动，在超高温度中，各种物质的融合会激发行星外部的运动。比如地球如今还有火山爆发，陆地板块的移动，这都是由地球内部的岩浆活动带来的。火山爆发、地震等这类自然灾害，反倒是印证了地球正处于“壮年期”。相比于地球，寂静的月球表明它是一颗死亡的天体。从目前的证据来看，月球在大概20亿年前停止了地质活动。一颗“死去”的星球会失去磁场的保护，导致大气被太阳风吹散，各种太阳辐射、陨石、宇宙射线会直接轰击在星球表面，整体环境无法适合生物的生存。那么科学家们又为什么如此关注已经“死去”的月球？月球研究最新成果与人类有什么关系呢？多了这8亿年跟我们地球上生存的人之间的关系是什么呢？它的主要的作用是这样，我经常说的一句话叫跳出地球来看地球，到底月亮跟地球的关系是什么关系？有一种理论认为，大约45亿年以前，一个火星大小的天体撞上我们地球了，结果撞出来很多很多碎块，就在附近就慢慢汇集起来，最后形成我们的月亮。
我们中国有一句俗话，儿女是母亲身上的一块“肉”，结果是它的这块肉最后组成了我们的月亮，它对于我们地球来说发挥了最大的作用有几个？第一个，很多小天体要撞地球，对不起了，它在外头转，总有一部分撞的它（身上），所以它坑坑洼洼的，受了多少苦，保卫自己的“母亲”。另外，它还有一个好处，它的潮汐的引力就是重力的引力，比太阳对地球还要大，所以我们的海洋，都定期有潮汐。您说这个月球是地球的“女儿”，在科研界得到证实了吗？两位，杨蔚？这个是我们科研界基本上公认的理论，就是现在主流都是这么接受的。就是原始的地球被一个火星大小的天体撞击之后，建设出来的物质绕地球的轨道上吸积之后，形成了今天的月球，我们把它称为就是今天就是叫地月系统，是一次形成的。那说到这儿，我们通过短片去了解一下。月球，这颗地球最近的天体，它对地球的影响远比人类想象的要更加重要。月球的引力为地球带来潮汐变化，影响着海洋中的一切，它的微光为夜行动物和植物提供能量，它让地球自转的速度放缓，为生命的出现带来适宜的环境。月球无疑是我们了解外星球的最好开端，带着这样的目的，嫦娥五号踏上征途，它将去往38万公里之外月球正面的吕姆克山脉，这是科学家们精心挑选的位置，嫦娥五号必须带回这一片的月壤。那么，这一片区域到底隐藏着什么样的信息？科学家们要从中找到哪些答案呢？
当时我们在月球上，取土采样的选择是怎么决定的？这四五十年以来，全人类探测月球，以前的阿波罗，苏联的探测的全部的样品汇集起来，它记录了详细的历史，从40亿年距今到30亿年，全部在这里头。那40亿年以前，月球是怎么过来的没有记录，30亿年以后没记录它怎么死亡的？到底什么时候死的？你得给我说清楚，就好像是我们研究夏、商、周、春秋、战国，一直到唐、宋、元、明、清，一直到我们中华人民共和国一样的。（好比）现在从唐朝开始没记录了，后面这些都没有了，结果我们要去采土了，我说你的任务是解决新的问题，到底新到什么时候它再也不动了？要这个是个月球科学的一个重大的历史问题，他们采用了一个办法叫相对年龄法。这什么意思呢？月亮经常受到小天体撞，我现在只有一个假设，每个地方被撞的概率大致应该相似。在这种背景下，你这个地方砸的洞越多，证明它在表面已经待得很久了，它（被）砸了很多洞，这个（地方）少一点，要比那块年轻一点。结果科学家们把整个月球研究翻了，大家一致公认，风暴洋的西北面吕姆克山的附近，有一大块地方砸的洞特别少，可能是比较年轻的，后来我就建议你们要落的话，落到那儿去。我们通过短片去了解一下。
受到陨石撞击少的地方比较“年轻”，这是科学家们多年研究后得出的结论。月球表面的不同位置形成于不同时间，此后它们会遭到各类陨石不断地撞击，从时间上来看，更早期形成的某个月球部位被撞击的次数肯定越多，陨石坑更多，而晚期形成的月球部位则更少被撞，陨石坑也少。科学家们依据这种名为“相对年龄法”的推断，确定了月球上撞击坑相对较少的吕姆克山脉是月球最年轻的区域之一。这里面提到了我们这次嫦娥五号样品取回来的，为一类新的月海玄武岩。玄武岩其实在地球上也很常见，所以月球和地球上玄武岩有什么差别？我说明一下，月海玄武岩是啥意思呢？就是1609年伽利略发明了望远镜，用他的望远镜看月亮，他看到一块一块黑斑，他当时猜想这一定是海洋，为什么?海水反光弱所以是黑的，石头反光强是亮的，所以月球上有黑的，有白的，他当时就取名字了，这是雨海，这是静海，把一块地方就叫一个海洋。现在月球上有22个海洋，其实错了，一滴水都没有。月球上没云没雾没水，超高真空，几乎没有空气。正因为是那些老前辈取的名字又不好说，所以统称为月海，所以实际上是一块平地，为什么呢？
因为那个时候，就在月海中心或者旁边大量的火山喷发，喷出了很多熔岩流就流下来流淌，流淌在那个月面上，最后把这个地方铺平了，但是它颜色是黑的，它的成分是玄武岩。我们其实一做月球玄武岩的成分，就跟我们地球的是不一样的，尤其是铁含量非常高，这是一个主要的差别。但是实际上它们的形成过程，应该是从这个大的方向来说是没有变化的，它就是一个火山活动，熔岩流流淌了之后冷却下来的那个岩石形成的玄武岩。对，我们地球上也有很多玄武岩，比如峨眉山玄武岩。对，峨眉山，五大连池，五大连池玄武岩。玄武岩是也有个定义的，它主要是硅石、长石，这几种矿物组成。月球也是这样，你要把底下熔了以后，喷出来的也像玄武岩。当然火山岩还有很多种，但是（数量）最多的月亮上的玄武岩。好，刚才我们聊到了月球带回来土壤的成分，接下来我们通过短片去了解一下月壤构成。
月球总体上是一块大石头，覆盖在这块巨石表面上的固体物质，就是我们常常提到的月壤。月球的土壤结构是这样的，表面是3到10米厚的月壤，然后是大概2千米厚的溅射物，再往下是10到25千米的基岩，中间包裹着大约是1400千米的月幔和300千米的月核。对于科学家而言，与月球的约会刚刚开始，嫦娥五号让他们拥有了解读月球基因的最新密码，他们将以世界上最前沿的科技手段，通过嫦娥五号带回来的月壤重新认识月球。从我们取回来的土，用什么来证明延长了这8亿年呢？我们用的是放射性衰变原理，这就是居里夫人当初发现的现象，就是有放射性元素，所以放射性元素它每隔一段时间，它的这个量就变少了，衰变为别的元素了。它这个放射性衰变反应，它有一个半衰期，就是每隔一个固定的时间，它就衰变了一半，然后又过一段时间，它又衰变了一半，就变成原来四分之一了。就这样的话，它就随着时间推移，它就越来越少了，那么我们就可以知道，原来那个元素叫放射性母体，后来那个元素叫放射性子体，我们只要把这两个元素的含量测出来，一比就知道它的年龄是多少。就类似于我们每一个人，可能你不一定知道他的年龄，但你可以拉到医院去测骨龄。这是国际通用的一种，公认的计算方法。这个原理已经有100多年了，那我们关键的难点在哪儿？
那么嫦娥五号的难点就在于它找到的那个，可以定年的矿物，我们现在用的是铀，它衰变成铅，就是用这种方式用铀衰变为铅这两个元素，我们来判断这个岩石的年龄。这时候我们就要找一个铀含量特别高的矿物，这个在月球的岩石里面，我们把它找到之后发现都非常小，小到什么就是3微米。3微米什么概念？我们头发是100微米，就比头发还小30倍，这样一个区域内，要把它的年龄做出来，这个是非常困难的，这是我们研究所的独门绝技。这次花了10多年时间，就把这个技术弄到，用一个头发的三十分之一的这个区域内，能够把年龄做出来。这次我们的新发现，除了刚才提到的还有哪些？就是我们还要回答接下来的问题，就是你延长了8亿年，这为什么是吧。比如说你要特别热，内部有很多这种放射性的元素，它一放射性衰变，它就产生了热量，然后在那个地方就把这个岩石给熔化了，那么我们现在也拿嫦娥五号的样品一做，完全不是这样的。它起源的地方并没有那么多放射性的元素，它不是特别热，说明它还是冷却了，它还有岩浆活动，这个原因就不清楚。
还有一种可能性，就是说我们这个岩石里面加上一些其他的东西，比如加上水，因为这个就像助熔剂一样，你一个岩石本来没有熔化的，你加一点助熔剂，它在这个温度下就熔化了，然后我们也去检验了这种说法，然后发现也不是的，很干，它深部的月幔的岩石是比较干的。这说明什么呢？这说明它其实并没有降低熔点，它还是在一个相对较高的度下熔的。那就是说它这个活力就成谜了，你想又不是特别热，又不是因为熔点低，那这样的话，它为什么活动？我们还不清楚，这其实也给我们提出了下一步要干什么？每解决一个新的问题都会带来一个新的问题，然后让你继续往前走。这是正常的。我觉得首先一个是拓展我们人类对于太阳系的认识，我们现在谈不上宇宙，太浩瀚了，宇宙有千千万万个星系，我们的太阳系只在一个星系，就是银河系里头，银河系里头又有2000亿个太阳，每个太阳都管了多多少少几个行星，我们是很独特的，是我们这个太阳管的八大行星里面的一个地球，太渺小了。但是这一点它又有普遍的意义，人类始终想知道我们是从哪儿来的，我们要走到哪儿去？这是一个来说，我们究竟是怎么会来到这个世界上，我们的周围是什么？这是永远的一个问题，这是第一点，就是（对）求知欲的了解。
第二，现在我们地球还受到很多潜在的威胁，恐龙灭绝就是一个小天体撞的，我研究过得到了全部的证据，小天体可能再撞怎么办？对吧，再加上异常的地震，这个海啸，地球的生态环境现在又变暖，这些潜在的危险，所以科学家们也很忧虑，这是人类命运共同体如何能够永续地、安全地、持续地、幸福地发展下去。航天具有这个能力，所以现在很多科学家，我也参加过几次会议，改造火星，让它变成第二个地球，让我们人类有第二个栖息地。您怎么看？我完全同意欧阳老师的说法，就是说人类实际上在这个地球上是第6代霸主，前面5代都已经灭绝了，各种各样的原因，那我们人类是不是能够逃离这个被灭绝的命运？那就看我们怎么去做了，但是其中一个最好的办法就是给我们再找一块也可以栖息的地方，那这样的话就必然要走出地球。接下来我们通过短片去了解一下。其实，宇宙中的环境动荡不安，各种小天体冒冒失失地穿梭，很可能为地球带来严重的灾难，地球附近有18000多个小天体，直径大于1公里的约800个，科学家已在地球上发现180个巨大撞击坑，他们记录着小天体撞击地球的可怕威力。因此，如何让人类文明永续发展，成为科学家关注的首要问题？如今，一些探测器已经飞出了太阳系，向着更远的深空漫游，而人类的脚步也来到了太空中，经历了半个多世纪发展的空间技术，已经成为促进人类文明发展和社会进步的重要推动力量，为了人类的共同命运不断探索。
欧阳先生已经87岁了？对。研究了一辈子月球，若干年前美国人访问中国的时候，给中国带了一克的月球上的土，那个时候也是您来研究的？对。那今天再来看我们自己登月取土回来研究，这个心情的差异是什么？那完全不一样，在1978年5月8号，卡特总统带给了中国中央政府两件礼品，一件是中华人民共和国的国旗，第二，有一个有机玻璃里面放了一块石头。他说这是我们美国人从月球上采回来的月亮的石头，这个是很珍贵的礼物，表示建交了，所以就通知我们去做这块月亮上的石头（的研究）。可是一克够用吗？只有一克。我只用了半克，我还送了半克到北京天文馆，发表了14篇论文。NASA就是美国航空航天局的官员们见到我说，欧阳我们什么都没有说，结果你全知道了。我说你这有什么难处，就跟我做地球的石头一样。我说我还告诉你，你这块石头是从阿波罗17采回来的，70017-291那块大石头里面掰下来一小点给我们的。他说对，因为这些都没有什么多大诀窍，只要你工作做得数据准确，完全可以分析得出来。而这次就不同了，这是我们自己费了老劲儿把它采回来的，当然倍加珍惜了，但是我一定要做出，也就是说是月球科学家的核心问题，就是我的一新的问题，可以新到20亿年，不是以前说的28亿年或者30亿年。
作为一个科研工作者，能做到自己国家采回来的地外的样品，这不是那么容易的事，那世界上有那么多研究月球的科学家，包括欧洲，那么多科学家也是知名的大科学家，等了一辈子也没等到自己的样品，那你想这是一种多么（大）的自豪。在研究所已经准备这个，已经准备十多年了，然后去把分析的测试平台变成世界上最先进的，然后在里面做最好的分析方法，然后准备了很久很久。那为啥，就为了最后来了这一下，养兵千日用兵就这一时。整个团队都是晚上睡不了的，因为你在里面做实验，外面都是有人盯着的，就一直在外面守着，结果是什么，到底怎么样？到底结果是什么？在实验室的时候，就是会出第一个年代学的数据，马上要出来了，所有的人都是堆到实验室去看着它出来。你现在说这话手都在抖。对，就是非常地激动。现在我们已经取得了一定的成果，我们的土还不少呢，未来我们还要做哪些研究？还可能给我们带来哪些惊喜？人们越来越深刻地认识到我们要飞得更远，要去火星，甚至要到达那些巨行星去，月球是一个最好的跳板，从月球去火星。因为它发射火箭要比地球大大节约能量，因为地球的地心引力比月球大6倍，所以它用的燃料很少，这是第一个来说是一个转运站月球。
第二，太阳照在月球上的能量，它一天相当于我们地球一年的2.5倍，所以月球的太阳能非常好，为什么？它没有风，没有雨，没有云，太阳直照。假如在月亮上设置一些太阳能发电板，那么它的效率非常高，要传回它的能源来，这个问题已经解决了，用激光和微波传输。假如建成了以后，我们人类未来子孙万代，子孙万万代什么能源都不要了，那是多好的一个前景，对人类未来的社会持续发展带来重要的一个保障作用，所以这是开发月球的价值和意义。杨蔚的理解呢？其实研究这些天体很大程度上也是为了理解地球，那既然月球的寿命可以延长，证明我们可能这个模型还可以再优化。这模型再优化，就意味着地球很可能比我们想象的也要活得更长。也不一定，所以说就是说通过研究这各种各样的天体，包括将来去研究火星的这个生命周期，我们其实都是为了最后去理解，更深刻地理解我们地球自己的寿命到底是怎么回事。感谢两位，也感谢您收看我们这一期的《透视新科技》节目！如果您想了解我们更多的节目内容，可以下载央视频收看我们过往的节目。我是胜春，咱们今天的节目就到这儿了，咱们下期节目再见。
