月球樣品

2011年，探月三期工程正式立項，任務目標是實現月面無人採樣返回。該工程規劃了2次正式任務和1次飛行試驗任務，分別命名為嫦娥五號、嫦娥六號和嫦娥五號高速再入返回試驗。 ^[8]  其中，嫦娥五號規劃為中國首個實施月面取樣返回的航天器。 ^[9] 

2020年11月24日4時30分，在中國文昌航天發射場，長征五號遙五運載火箭成功發射探月工程嫦娥五號探測器，火箭飛行約2200秒後，順利將探測器送入預定軌道 ^{[5]  [9]}  。12月2日22時，嫦娥五號探測器完成月球表面自動採樣，並按預定形式將樣品封裝保存在上升器攜帶的貯存裝置中 ^[5]  。12月17日凌晨，嫦娥五號返回器攜帶月球樣品，採用半彈道跳躍方式再入返回，在內蒙古四子王旗預定區域安全着陸 ^[10]  。12月19日，月球樣品正式交移交給國家天文台。經初步測量，嫦娥五號任務採集月球樣品重1731克。中國成為世界上繼美、蘇之後第三個採集月球樣本的國家 ^{[4]  [13]}  。

2021年1月18日，國家航天局對外發布《月球樣品管理辦法》 ^[1]  。2月22日，中國國家博物館GB93484號藏品月壤運抵國博 ^[14]  。

2021年7月12日，國家航天局探月與航天工程中心在京舉行嫦娥五號任務第一批月球科研樣品發放儀式，標誌着月球樣品科學研究工作正式啓動。 ^[15] 

2021年10月19日，中國科學院發佈嫦娥五號月球科研樣品最新研究成果，多項突破性進展給出了對月球演化的全新認識。研究發現，嫦娥五號月球樣品為一類新的月海玄武岩，不同於美國和蘇聯採樣任務返回的月球樣品。科研人員對嫦娥五號月球樣品玄武岩岩屑中50餘顆富鈾礦物進行分析，確定玄武岩形成年齡為20.30±0.04億年，表明月球直到20億年前仍存在岩漿活動，比以往月球樣品限定的岩漿活動延長了約8億年 ^[19]  。

俄羅斯和美國的九個採樣點，都在緯度30度的範圍，嫦娥五號的採樣點位於緯度43度的風暴洋東北角的玄武岩區域。嫦娥五號的採樣點不同於俄羅斯和美國，是全新的採樣區域。全新的樣品研究，對月球表面的風化作用、火山作用和區域地質背景、區域地質演化方面將會作出很多科研貢獻。 ^[12] 

2021年1月18日，國家航天局於首次對外發布《月球樣品管理辦法》，鼓勵中國國內國際科學家開展科學研究，力爭取得更多科學成果。 ^[1]  《月球樣品管理辦法》由國家航天局制定，共9章37條，包含了月球樣品保存、管理和使用的總體原則、信息發佈、借用與分發、使用與返還、成果管理等方面內容。辦法明確，按照基礎用途：永久存儲和備份永久存儲樣品作為原始樣品進行封存；研究樣品用於月球科學研究、分析；公益樣品用於展覽、科普、教育等公益性活動。

辦法規定：“主存儲機構接收月球樣品後，按照不同的基礎用途，進行為期不超過六個月的處理並形成相關信息。處理期結束後，探月中心通過數據信息平台向社會公佈月球樣品信息，並根據借用情況對樣品信息動態更新。” ^[3] 

國家航天局探月與航天工程中心受國家航天局委託，實施月球樣品的具體管理工作。月球樣品存儲在國家航天局及其指定的存儲機構。主存儲機構設在中國科學院國家天文台，另外設立備份存儲機構。

2021年12月25日上午，嫦娥五號備份存儲月球樣品在湖南省韶山市完成交接，這些月壤在韶山市天鵝山建成的全國唯一的月球樣品備份存儲基地正式“安家”。 ^[21] 

經國家航天局經組織研究，除了位於北京的中科院國家天文台作為主要存儲地點以外，還將在湖南韶山毛主席的故鄉進行異地災備，以告慰毛主席提出“可上九天攬月”的夙願。 ^[11] 

據2020年12月17日下午，國務院新聞辦公室舉行的新聞發佈會消息，絕大部分樣品會用於科學研究，科研人員會在實驗室進行長期的、系統的對月球樣品的研究工作，包括結構構造、物理特性、化學成份、同位素組成、礦物特點和地質演化方面，深化對月球的起源、演化方面的認識。 ^[11] 

北京時間2021年10月8日凌晨，以嫦娥五號月球樣品為研究對象發表的首篇學術成果《嫦娥五號年輕玄武岩的年代與成分》在線發表在國際學術期刊《Science》上。由中國地質調查局中國地質科學院地質研究所北京離子探針中心劉敦一研究員和地質所海外高級訪問學者澳大利亞科廷大學Alexander Nemchin教授領銜的國際研究團隊，對嫦娥五號月球玄武岩開展了年代學、元素、同位素分析，證明月球在19.6億年前仍存在岩漿活動，為完善月球演化歷史提供了關鍵科學證據。劉敦一研究員與Alexander Nemchin教授為本文的共同通訊作者，車曉超博士是本文的第一作者。 ^[17] 

2021年10月19日，中國科學院發佈了嫦娥五號月球科研樣品最新研究成果。由中國科學院地質與地球物理研究所和國家天文台主導，聯合多家研究機構通過三篇《自然》論文和一篇《國家科學評論》論文，研究證明嫦娥五號月球樣品為一類新的月海玄武岩，對着陸區岩漿年齡、源區性質給出全新的認識，月球最“年輕”玄武岩年齡為20億年，其晚期岩漿活動的熱源源區並不富集放射性元素，並且月幔源區幾乎沒有水。 ^[18] 

有一部分樣品將入藏國家博物館，向公眾展示，進行科普教育。 ^[11] 

2021年9月28日-10月3日，月球樣品實物在廣東省珠海市舉辦的第十三屆中國國際航空航天博覽會上展出。 ^[16] 

2023年3月，據“中國探月工程”微信公眾號消息，嫦娥五號任務月球樣品第六批科研樣品已完成準備工作，將相關信息上線發佈。公眾可通過訪問中國探月與深空探測網，進入月球與深空探測科學數據與樣品發佈系統，獲取有關信息，進行科研樣品申請。 ^[29] 

2023年11月28日，“逐夢蒼穹 探索深海——中國航天航海科技薈澳”科普展覽暨月壤入澳揭幕儀式在澳門舉行。展覽分為“逐夢蒼穹”、“探索深海”、澳門專區三部分，在“逐夢蒼穹”板塊，公眾能夠近距離接觸探月工程嫦娥五號任務取回的月球樣品。 ^[39] 

據2020年12月17日下午，國務院新聞辦公室舉行的新聞發佈會消息，依據國際合作的公約和多邊雙邊的合作協議，將發佈月球樣品和數據管理辦法，與有關國家和世界的科學家共享，也有一部分按照國際慣例，可能作為國禮相送。 ^[11] 

2022年2月4日，俄羅斯總統普京訪華時，中國贈送俄羅斯1.5克科學用月球樣品。

2023年3月，中國國家主席習近平訪俄期間，俄羅斯回贈中國1.5克科學用月球樣品。

2023年4月，法國總統馬克龍訪華期間，中國向法國贈送了1.5克科學用月球樣品。 ^[32] 

2024年4月26日，嫦娥五號任務月球樣品首次國際借用評審會議在中國地質大學（武漢）南望山校區舉行。據俄羅斯衞星通訊社11日報道，將有來自美國、歐洲和亞洲的10位科學家陳述其關於月球樣品的研究計劃。 ^[40] 

1960年7月，美國啓動阿波羅登月計劃。之後地球物理學家獲得關於月球起源的大統一理論：小行星碰撞。這種大撞擊理論的形成，部分來自於對美國宇航員在1969年到1972年期間帶回來的382千克月岩的研究。

但是小行星撞擊地球説不能解釋月球的化學構成，對於月球從30億年以來的演化情況也不甚清楚。 ^[6-7] 

嫦娥五號登陸在月球風暴洋呂姆克山脈，可能採回月球在大約11億年前的岩漿活動中所形成的岩石。這對於研究月球的演化歷史具有重要作用。 ^{[2]  [7]} 

月壤位於月球的最表層，是嫦娥五號探測器採樣的重點。月壤與地球的土壤截然不同，地表的土壤是地表岩石受到風霜雨雪等的風化作用後破碎成為沙粒，這些沙粒與死亡生物的有機質混合所形成的物質。但是月壤則主要是由小行星撞擊月面以及在真空中由温差等因素風化所致。

研究這些月壤，一方面能夠揭示出在月球上發生過的隕石撞擊事件的細節，另一方面能夠揭示在空間中的物質經歷空間風化（温度、太陽風、宇宙射線等等的破壞作用）的過程，為星際建築和設備抵禦空間風化做準備；另外，更為細小的月塵則容易漂浮，在月球條件下，月塵的漂浮會導致宇航員視覺模糊、探測器光學元件污染、能源與熱控系統衰退、機械磨損和故障等，研究這些物質能夠為將來的月球探測工作和月球基地建設工作提供防塵的方案。

月壤和月塵可能是一種非常好的粉塵物質，能夠用於3D打印或者是直接作為建築材料。對它們進行深入研究，可能能夠設計出相應的工藝來加快建設月球基地。可能要等待月球基地的建立之後，我們才會提出月球採礦的需求來，而在這之前，對於月壤的研究無疑能夠有助於基地的前期建設工作。 ^[7] 

於我國來説，民眾第一個比較在意的就是“月壤能不能種菜”。月球是科學家研究行星的對象之一，也是最接近地球的星體，但月球無法提供一個更好的生活環境，月球上的土壤也不能種菜。 ^[2] 

月球的土壤與地球大相徑庭。地球上的土壤富含很多維持生命的生物，符合一系列植物的生存環境，而就是這種原因致使植物生長會更加茂盛。月壤中富含鐵、鈣、鎂等一些稀土元素，雖然也有一些元素在地球上沒有，給月球增添了競爭的要素，但是月壤並不含有“維持生命”的要素。想要種植成功，必須滿足空氣、適宜的温度、水、有機轉化物、複合肥等條件。 ^[2] 

2021年10月19日，中國科學院發佈嫦娥五號月球科研樣品最新研究成果，多項突破性進展給出了對月球演化的全新認識。嫦娥五號月球樣品研究結果顯示，月球直到20億年前仍存在岩漿活動，晚期岩漿活動的月幔源區並不富含放射性生熱元素，而且非常“幹”。該系列研究由中國科學院地質與地球物理研究所和國家天文台主導，聯合多家研究機構共同開展，相關成果形成4篇論文，在《國家科學評論》發表1篇，在國際學術期刊《自然》發表3篇。

月海玄武岩漿的持續時間和地球化學特徵是理解月球熱-化學演化的“鑰匙”。此前的研究已證實，月球岩漿活動至少持續到大約28億至30億年前。但對於月球岩漿活動停止的確切時間，科學界一直存在爭議。

研究發現，嫦娥五號月球樣品為一類新的月海玄武岩，不同於美國和蘇聯採集返回的月球樣品。科研人員對嫦娥五號月球樣品玄武岩岩屑中50餘顆富鈾礦物進行分析，確定玄武岩形成年齡為20.30±0.04億年，表明月球直到20億年前仍存在岩漿活動，比以往月球樣品限定的岩漿活動延長了約8億年。

月球最晚期岩漿活動的成因一直是未解之謎，目前科學界存在兩種可能的解釋：月幔源區富含放射性元素以提供熱源，或月幔富含水從而降低其熔點。

最新研究發現，嫦娥五號月球樣品玄武岩的月幔源區並不富集“克里普物質”。由於“克里普物質”富含放射性生熱元素，這一結果證明月幔放射性生熱元素並不是形成嫦娥五號月球樣品玄武岩的主要原因。

對於岩漿源區是否富含水，科研團隊測定了嫦娥五號月球樣品玄武岩中的水含量和氫同位素組成，發現月幔源區的水含量僅為1至5微克/克，也就是説月幔非常“幹”。這一發現也排除了月幔富水而具有低熔點，導致該區域岩漿活動持續時間異常延長的猜想。

根據大撞擊起源假説，原始地球與一個火星大小的星子碰撞，形成了一個圍繞地球的、由高温岩漿和氣體組成的“盤”。當温度開始冷卻時，硅酸鹽等物質首先聚集形成月球（圖1），而水屬於強揮發的物質，會以氣態形式向太空逃逸而丟失。因此，這種方式誕生的月球，幾乎不含水，是一個近乎乾透了的星球。嫦娥五號月球樣品的研究成果進一步為月球起源及演變提供了支撐證據，為月球熱演化歷史研究提出了新的科學問題，對未來的月球探測和研究提出了新的方向。 ^[20] 

2022年2月28日，嫦娥五號月球樣品揭示月球演化奧秘入選2021年度中國科學十大進展。 ^[23] 

2022年4月15日，科學家通過對嫦娥五號月球樣品的研究發現，月球表面的太空風化作用主要是受到了微隕石撞擊、太陽風及宇宙射線的輻照等因素共同作用。 ^[24] 

2022年7月，中國科研人員針對嫦娥五號月球土壤表面微結構研究取得新進展。他們在鐵橄欖石表面發現了氧化硅非晶層，其中包裹着氧化亞鐵顆粒。另外，科研人員在鐵橄欖石中還觀察到了分層的邊緣結構，這或將有利於科學家們進一步瞭解月球演變的歷史。 ^[25] 

2022年，中國科學家在月壤粉末樣品進行礦物學研究的過程中，於14萬多個顆粒中成功分離出一顆方圓約10微米大小的單晶顆粒，成功解譯了其晶體結構，確證其是一種新的礦物——嫦娥石。 ^[26] 

2022年，一項對嫦娥五號月球樣品的研究表明，嫦娥五號着陸區至少經歷了四次火山岩漿噴發，並且該地區的岩漿噴發通量在月球火山活動晚期有顯著增強。 ^[27] 

2022年10月，中國科學院國家天文台消息，基於嫦娥五號月球樣品的實驗室分析結果，並結合遙感探測數據，中國科學院國家天文台研究員李春來、劉建軍領導的研究團隊，通過將月球返回樣品的實驗室光譜、X射線衍射和電子探針分析結果與以往獲取的月球樣品進行對比，證明嫦娥五號月壤的光譜特徵主要是由其富含的富鐵高鈣輝石引起的，而非此前遙感探測推斷的橄欖石富集。相關研究成果在線發表於《自然·通訊》雜誌。 ^[28] 

2023年3月23日，據中國科學院紫金山天文台消息，該台天體化學團隊聯合中國科學技術大學、美國佛羅里達大學、中國地質大學(武漢)和中國科學院南京地質古生物研究所，對嫦娥五號月球樣品開展了詳細的巖相學、礦物學、微量元素地球化學和同位素分析，揭示了嫦娥五號樣品月幔源區特性和月球年輕火山活動奧秘。研究結果表明，月球岩漿洋早期結晶的富橄欖石堆晶具有輕Fe(鐵)、重Mg(鎂)的同位素特徵，晚期富輝石堆晶具有重Fe、輕Mg的同位素特徵。嫦娥五號月球樣品的鐵鎂同位素組成表明其月幔源區可能為兩種堆晶體的混合，晚期結晶的富單斜輝石堆晶比例可能為20%至30%。因富集單斜輝石堆晶可以顯著降低月幔的熔點，從而可能對月球仍能產生年輕火山活動起到關鍵作用。 ^[30] 

2023年3月30日，據最新一期英國《自然·地球科學》發表的研究論文介紹，中英科研人員從嫦娥五號帶回的月球樣品中發現，撞擊玻璃珠是月表水的重要儲存庫。這些玻璃珠具備維持月表水循環的能力和潛質。 ^[31] 

2023年6月，中國曾將嫦娥五號收集的月球樣品贈送給法國科學界。樣品總重1.5克，已被轉移到法國自然歷史博物館，在特殊的空氣環境中進行安全存放，以最佳狀態長期保存。 ^[34] 

2023年6月26日，國家航天局探月與航天工程中心發佈《關於發放第六批月球科研樣品的公告》。經專家委員會評審，探月與航天工程中心審核，最終16家科研機構的60份申請獲得通過，對應23名使用責任人，樣品發放量共計12328.8mg。 ^[35] 

2023年8月7日，中國工程院院士、深圳大學深地科學與綠色能源研究院謝和平前往國家天文台領取了100mg嫦娥五號月球樣品，這也是深圳市高等院校、科研院所首次獲批真實的月球樣品。 ^[36] 

截至2023年10月2日，國家航天局面向中國科學家已完成6批、258份，共77.68克月球樣品的發放 ^[37]  。為有效推進月球樣品的聯合研究和應用，促進科學成果的國際共享，中國國家航天局將面向國際開放嫦娥五號月球科研樣品申請，具體要求和流程將在中國國家航天局網站發佈。 ^[38] 

2021年12月16日，探月與航天工程中心（月球樣品管理辦公室）在北京組織召開了第三次月球科研樣品借用申請評審會。經專家委員會評審，探月與航天工程中心審核，最終11家科研機構的17名使用責任人提出的33份申請獲得通過，月球樣品發放量共9.4453g。

根據公告要求，相關單位需在10個工作日內與探月中心簽訂月球樣品借用協議，並領取月球樣品證書，後續辦理樣品領取相關手續。 ^[22]