【考向预测】 “蟾宫折桂”！研究月壤有什么意义和价值？我们该如何分析月壤同位素？
“蟾宫折桂”！研究月壤有什么意义和价值？
为什么月壤不足2公斤？
答：样本之所以不是两公斤，与样本密度有关系。如果完全是月岩，密度大，可能会超过2公斤，如果是月岩和月壤的混合样品，可能就不足2公斤。
嫦娥五号月壤1731克是不是很少？
答：数量不少了，已经是苏联三次合计的5倍多，而且封装完好。[机智]
研究月壤对研究宇宙有什么用？
答：各国航天学家研究宇宙环境的主要途径。根据“月壤”的研究数据，科学家们可以分析出月壳岩石圈的化学成分和分布特征，这对于世界各国月球的研究来说无异于是一次新的突破。
为什么说月壤蕴含巨大能量？
答：月壤有丰富的氦3，这是一种无污染储量大能源效率高的理想材料。要知道8吨氦3产生的电量就够整个中国用一年。总而言之，所以哪个国家先研究先攻克，哪个国家就在世界上拥有了更多话语权。
嫦娥五号月壤分享给美国航天局吗？
答：2011年，美国国会通过了“沃尔夫条款”，限制美国NASA、国务院科学委员会等官方机构与中国航天往来合作。能不能合作，还要看美国政府的政策。
12月17日，嫦娥五号返回器顺利降落在内蒙古四子王旗预定着陆区，这标志着我国首次月球采样返回任务取得圆满成功。
研究月壤有什么意义和价值呢？它能种菜吗？答案是不能。与地球土壤富含微生物和有机养分不同，月壤不含任何有机养分，而且非常干燥，无论种菜还是种土豆都不行。但是科学家们发现，长期的太阳风给月壤注入了大量的氦-3，这是一种未来有可能进行热核聚变发电的清洁能源。
由于地球上有厚厚的大气层，而且有较强的磁场，大部分太阳风都被阻档在外面，所以，地球上的氦-3就很少，据研究只有500公斤左右。而研究发现，月壤中含有一百万到五百万吨的氦-3，大概是地球含量的百万到千万倍级。而有研究显示，100吨氦-3所能创造的能源相当于全世界一年消耗的能源总量。
那么月壤长什么样呢?月壤的表面形态几乎完全是由撞击作用塑造的：大块的基岩在小天体的撞击之下被不断打碎、混合、翻动，最终在月球表面形成了这层细腻的沙土层。它看起来像一层细细的水泥，平均粒径约为100微米，厚度大约为几米到十几米，主要由橄榄石、辉石、钛铁矿、斜长石等矿物和胶结质玻璃组成。这是1972年在“阿波罗”17号任务中发现的橙色月壤的特写。之所以呈现这种颜色，是由月球早期火山过程产生的微小橙色玻璃珠造成的。
国家航天局副局长、探月工程副总指挥吴艳华介绍，中国是第三个从月球采样回来的国家。为了能早一点与公众见面，有一部分样品将入藏国家博物馆向公众展示，进行科普教育，还将发布月球样品和数据管理办法，与有关国家和世界的科学家共享。
中国科学院国家天文台研究员、探月工程三期副总设计师李春来介绍，此前俄罗斯和美国的九个采样点都在纬度30度的范围，嫦娥五号此次的采样点选择了43度的风暴洋东北角的玄武岩区域，这是全新的采样区域，谭老师地理工作室综合整理全新的样品研究对月球表面的风化作用、火山作用和区域地质背景、区域地质演化方面将作出很多科研贡献。通过此次研究希望能够深化对月球的起源、演化方面的认识。
嫦娥五号历经23天的探险，终于在12月17日凌晨，携带着采集到的月球样品在内蒙古四子王旗预定的着陆区域安全着陆了。并且在19日进行了嫦娥五号月壤的正式交接，共交接了月壤1731克。
这段时间网络上一直有在讨论我国是否会将月壤分享给美国，其实在嫦娥五号着陆的当天下午，在我国的新闻发布会上，便有路透社记者提问，问中国是否会把月球取样的样品分享给美国的NASA。那月壤它到底有什么作用，为什么我们要去月球采集，同时美方也渴望得到我们国家的分享。
其实通过探测器的观察可以看到，月壤在月球表面的形态像是沙土一样，是因为月球没有大气、没有水、没有磁场保护，是直接暴露在太阳辐射和陨石的撞击之下的。在陨石的撞击下，那些矿物被破碎成粉末，这些粉末颗粒便形成了月壤。同时，这些粉末颗粒锐角因为是矿物破碎而成的，会十分锋利，而且因为太阳风注入到粉尘颗粒中，会改变矿物颗粒的电磁特征和光谱特征等，也就更不存在什么有机养分，当然也不能像地球土壤一样用来种菜了。
探究月球背面的岩石结构及月壤成分，我们可以获取到更古老的物质成分信息，这对于我们了解月球的化学成分演化过程会有很大的帮助。
长期的太阳风会给月壤注入了大量的氦-3，这是一种有可能作为清洁、安全、高效的核聚变燃料，据推算发现，月壤中可能含有高达百万吨的氦-3，初步估计也是在地球含量的百万倍级以上了。可能这样并没有太大的概念，举个例子，我国每年的所需用电都会耗费大量的资源，其消耗的资源换算成煤的话，高达近50亿吨煤，但是如果用氦-3聚变能的话，只要20吨就足够我国一年的发电量了。
除此之外，由于月壤一直受到太阳的辐射，太阳的物质也会随着太阳风注入到月壤颗粒。因此，我们可以通过提取月壤颗粒，来分析研究注入的太阳物质，并且完整的月壤剖面，记录了30多亿年来太阳辐射的历史，这对我们研究太阳也有很大的帮助。
至于嫦娥五号带回来的月球样品，大部分将会存储在中国科学院国家天文台，另一部分将作为灾备存储，存储在湖南韶山，至于是如何分配的，目前也只是有了初步的计划，不过可以肯定的是绝大部分样品会用于科学研究，研究月壤的结构、特性、成分、矿物特点和地质演化等等。其次会有一部分样品存入国家博物馆，将有可能向公众展示。
最后，国家也表示会按照《外空条约》来执行，与各国志同道合的机构和科学家共享月球样品，甚至不排除未来可能会按照国际惯例，将样品作为国礼赠出。但会不会与美方分享，我国的回答是取决于美国的政策，毕竟早在2011年，美国就通过了所谓的“沃尔夫条款”，限制了美国NASA、科学委员会等机构与中国航天往来合作。
从1969年到1972年，美国实施了7次载人登月任务，前前后后总计带回珍贵的月壤和月岩样品约381.7千克。在中美建交时期，美国国家安全事务顾问布热津斯基访华时为了世豪，向中国赠送了1克月壤，就是这仅仅1克的月壤，谭老师地理工作室综合整理我们还把它分成了两半，一半收藏于北京天文馆，一半用于研究。中国科学家，也就用了这仅仅半克，要用放大镜才能看清楚的月壤，写出了14篇论文。这些论文对月球的土质状况及新物质等都展开了非常详细的描写。对中国航天事业的发展和整个世界对月球的认识都产生了影响。
月球土壤和地球土壤有什么区别？
月球的表面不是坚硬的岩石，而是覆盖了一层松散的土壤，科学家称之为“月壤”。人类目前拥有的月壤，均来自9次探月任务。阿波罗登月计划的6次任务，一共从月球正面的6个不同地点采集并带回了382公斤的月球样品，其中约1/3是月壤；苏联的3次月球号任务，也采回了300克左右的月壤样品。
通过对这些样品的研究，科学家们发现，除了粒度都很细小之外，月球与地球上的土壤有很大的差异。
地球上的土壤大家都很熟悉，是一层疏松的物质，是由岩石风化形成的细粒矿物质，添加了有机质和水，含有微生物等。地球上土壤的形成，除了化学、物理作用之外，生物的活动是其最重要的特征。此外，我国西北地区广泛分布的黄土，是一种比较特殊的土壤，主要由风力搬运、沉积形成。黄土逐年堆积，因此还记录了长达200多万年的气候变化历史。
由于没有大气，月壤被直接暴露在太阳辐射和微陨石的轰击之下，组成和物理性质发生改变，科学家们将这个过程称为“太空风化”，从而与地球上在大气、水和生物共同作用下的“地表风化”相区别。
“月壤”的诞生具备非常高的研究价值，也是各国航天学家研究宇宙环境的主要途径。从外表上看来看，“月壤”更像是一种偏粉末状的岩石，不过其真正的意义，在于其源自月球的属性。根据“月壤”的研究数据，科学家们可以分析出月壳岩石圈的化学成分和分布特征，这对于世界各国月球的研究来说无异于是一次新的突破。
即使对已有研究的结果论证，也是对月球研究新领域的创新。可以说，不管哪一个国家率先取回了“月壤”样本，都是对探月工程的一次重要抢先，这也是当前世界各国为何频繁觊觎中国嫦娥五号带回“月壤”的原因。
月壤的主要成分有哪些？
月壤中绝大部分物质是就地及邻近地区物质提供的。由于月球几乎没有大气层，月球表面长期受到微陨石的冲击及太阳风粒子的注入，太阳风粒子的注入使月壤富含稀有气体组分。由于太阳风离子注入物体暴露表面的深度一般小于0.2μm，因此这些稀有气体在细粒月壤中平均含量最高，在深达数米的月壤中这些稀有气体的含量较均匀。
在月壤的稀有气体中，还含有氦3。氦3能够参与核反应聚变。月壤中氦3的含量较为稳定，月壤中氦3的资源总量可达100万——500万吨。而地球上天然气可提取的氦3是非常少的，只有15——20吨。
月球中还有，月海玄武岩中的钛、铁等资源，克里普岩与稀土元素、钍、铀等资源 (克里普岩(KREEP)是高地三大岩石类型之一，因富含K（钾）、REE（稀土元素）和P（磷）而得名)此外，月球还蕴藏有丰富的铬、镍、钾、钠、镁、硅、铜等金属矿产资源。
科学家在带回来的月球样本中发现了无污染储量大能源效率高的理想材料氦-3。如果采用氚和氦-3核聚变发电作为替代能源，全中国每年只需要10多吨的氦-3，全世界也只需要100多吨就能满足所有的能源需求。那月球上一共有多少氦-3呢？至少能满足人类1万年能源需求的量。所以哪个国家先攻克了，哪个国家就在世界上拥有了更多话语权。
嫦娥五号通过用钻头钻一个约1.8米深的孔，同时用铲子收集月球表面的岩石和土壤，大概能带回来2公斤左右的“土”。这些土带回来怎么用呢？很明显不是用来吃的，双十一过后很多小伙伴表示未来一个月要吃土了，但是月球的土大概427.5万USD/g，这个一般人还真吃不起。
大家都知道，月壤和地幔的一些成分相似，所以月球起源的“大碰撞”理论才会被逐渐证实，月壤中含有丰富的稀有气体成分，尤其是He3，这个是和地球土壤区别很大的一个地方，所以可以通过我们的稀有气体质谱noblesse 获得He、Ne、Ar、Kr、Xe更详细的同位素信息。
地球体积和质量适中，形成了稳定的大气。大气和磁场的存在犹如一层护盾，将宇宙对地球的种种威胁阻挡在外，对内则圈住了水、氧气等关键物质，让它们不会随意逸散。所以我们可以通过气体稳定同位素Perspective和Horizon2研究生态学上的N循环、O循环、H循环、C循环。
但反过来，大气也让地球“与世隔绝”。周围的宇宙发生了什么，地球上有时候并不知道。这时候，月球就很有用了。它没有大气和宇宙隔绝，就赤裸裸地暴露在宇宙空间中，一直在和太空中的种种事物发生各种各样的亲密互动。同时，它也不存在地球上复杂的地质活动和内部风化活动，无论发生过什么，都会被月球的地形和土壤准确地记录下来。通过月球上不起眼的尘土，我们能知道地球周围发生了什么。或者通过外太空的陨石，来了解宇宙中发生了或者发生过什么事情。
理论上说，随着时间的推移、撞击的累积，月壤层会越来越厚。然而，中国团队发现，年龄跨度长达32-38亿岁的阿波罗12、15、17、11号样品，对应的土壤厚度几乎没有变化。阿波罗计划的月壤样本也有问题，那就是月壤的年龄并不均匀，集中在42-32亿年前。
而根据此前的观测研究，这次嫦娥五号登陆的位置吕姆克山周围可能存留形成于10-20亿年前的月壤。无疑，这会让我们对月球，乃至这段时间内周围宇宙发生了什么事，了解得更加全面和清楚。
Y. Ku* and S. B. Jacobsen曾经发表过一篇文章：Potassium isotope anomalies in meteorites inherited from the protosolar molecular cloud
文章主要阐述了K同位素异常分析，建立了一个太阳原行星盘中观测到的同位素异质性和MVE损耗。具体文章请大家自行查阅，小编实在看不懂了……
划！重！点！这些数据是在哈佛大学的碰撞池多接收等离子体质谱仪上面做的。没错！就是Sapphire！可以通过碰撞反应去除Ar40的干扰，从而得到高精度的K、Ca同位素比值。
月壤里面也还有铁元素、硅元素、硫元素等其他微量元素，如果再想得到高精度同位素比值的数据，那么就要祭出大杀器了——Sapphire1700。
这款仪器不仅有双通道的碰撞反应池，还有偏转半径750 mm的磁铁，以及偏转半径943 mm的静电场，分辨能能够达到30000以上还能保证很高的灵敏度。是目前分辨率最高的一款多接收等离子体质谱仪了。 全球限量款，目前只有NASA和南京大学才有。看来中美战争已经蔓延到实验室之争了