月球土壤研究论文

虽然我们的"嫦娥五号"还在返程的路上，但是，世界各个国家就已经坐不住了，其中最有激动的就是美国，NASA（美国航空航天局）率先发出推文，表示希望中国能友情“分享”一些月球科学数据给他们，要是再送点月球土壤，那就更好了。其他国家见状，也立马加入了请求送土的队列。

那么问题来了，美国可是已经登陆过月球，并取过土回来的国家，为啥还要厚着脸皮管咱中国要呢？这月球土壤到底有啥用？全球无数科学家为何要费那么多功夫去研究它？小编想对大家说的是：月球的土壤实在是太珍贵了，世界上现在能登月的也没几个国家。

月壤包含了大量信息可供科学家研究

首先，月球土壤中包含大量信息，比如太阳系早期演化的历史记录；月岩和月壤的宇宙线暴露与辐照历史；小天体和微陨石撞击月球的历史记录，从而推断出地球遭受撞击的历史，而这些信息，不过是月壤里的冰山一角。

月壤含有丰富的资源具有极大的研究价值

其次，月球土壤中含有丰富的资源，根据现有资料可知，月壤里存在天然的铁、金、银、铅等矿物颗粒、含有金和锌的铜矿颗粒、含有少量锡和铜杂质的锑矿颗粒和少量铢等矿物颗粒。其中最珍贵的，当属氦-3。

氦-3，一种氦气同位素气体，我们可以把它理解成一种“未来能源”，氦-3乃核聚变反应的最理想原材料，并且使用它作为原材料时热核反应堆中没有中子，故而使用氦-3作为能源时不会产生辐射，不会对环境产生危害，氦-3简直是完美的能源。

但很可惜，地球上并没有多少氦-3，无法大量用作能源，氦-3是一种无污染的核聚变材料，根据月球探测可知，月球上的氦-3含量，大约有100万吨！要知道，100吨氦-3，就够全世界用1年，100万吨则够我们用1万年，其中的意义小编也不再多言。

当年美国成功登月，并前后挖了381公斤的月壤，并赠送中国1克月壤，用来庆祝中美建交，1克，是一个多么小的数字，但当年中国的科学家们，就凭借着1克月壤，写出了14篇相关论文。试问如此珍贵的月壤，哪个国家会不想要呢？

但由于技术的限制，截止今日，人类已经有44年没获得新的月球土壤了（上一次是1976年，苏联获取），所以这次咱中国的嫦娥五号，肩负着全球无数人的期望，而世界第一经济大国美国，自然也想第一时间拿到最新的月壤，进行研究。

早在上世纪80年代，美国就已经提出口号：在太空军事化难以避免的情况下，谁先拥有太空，谁就拥有未来！如今，美国已开始建立太空军，已然开始进军太空，所以月球的土壤并非单纯的“土”，它所包含的是人类对未知世界的探索和对未来的发展，同时也是整个人类未来前进的方向。

因为太珍贵了。美国之前获得的那些月壤已经分发下去了，有一些被人收藏，有一些则是丢失掉了，不同部门之间也不会把这种珍贵的东西互相借用，所以他们就向我们讨要了。

月壤是有非常重要的，因为它有着很大的研究价值，而且目前还没有国家从月球上带回月壤，能够将月壤带回来，也是我们国家的骄傲。

科学家首次用月壤种出植物

科学家首次用月壤种出植物，在这项实验中，科学家们利用月球表面材料（称为“ 月壤”）的样本，在地球上成功地种植植物。月壤中的植物显示出生长缓慢，科学家首次用月壤种出植物。

据美国有线电视新闻网(CNN)、今日美国等外媒报道，5月12日发表在《通讯生物学》杂志上的一项新研究显示，佛罗里达大学的研究人员首次在NASA阿波罗登月计划任务期间收集的月球土壤中种出了植物。这是植物第一次在月球土壤中发芽生长，为在月球上种植提供氧气和食物的植物奠定了基础。

佛罗里达大学负责研究的助理副校长、该研究的合著者之一罗布·费尔表示：“这是一个关键发现——植物在月球土壤中生长。这非常令人震惊，因为植物从来没有去过月球，种子也从未适应过在那里生活。”

酝酿15年的实验

拟南芥从月球土壤中发芽 CNN图

这是一项酝酿已久的实验，自研究人员首次提出月球样本的建议和要求以来，已经过去了15年，该请求终于在18个月前获得批准。

研究小组要求NASA提供阿波罗17号任务期间收集的4克月球土壤。NASA阿波罗样品策展人瑞安·齐格勒看到了从不同的阿波罗任务中提供更多样品的科学价值，最终提供了从阿波罗11号、12号和17号任务中收集的月球土壤，共12克。

研究人员使用了通常用来培育细胞的器皿作为“花盆”，每一格填充1克月球土壤，再添加营养物质和水，然后撒下一些拟南芥的种子，拟南芥是一种原产于欧亚和非洲的小型开花植物。

同时，拟南芥的种子也被种植在模拟月球土壤的合成物质和火山灰中，以便和月球土壤种植的植物做对比。

好消息和坏消息

到第16天，在火山灰中生长的植物（左）与在月球土壤中生长的植物（右）之间存在明显的物理差异。 CNN图

这项研究的好消息是，所有的种子都发芽并开始生长了。

但坏消息是，在第一周之后，月球土壤的粗糙度和其他特性对这些植物造成了很大的压力，以至于它们的生长速度比种植在模拟月球土壤中的幼苗要慢。

拟南芥的幼苗在适应月球土壤时表现出挣扎的迹象。与模拟月球土壤中生长的植物相比，播种在月球土壤中的植物生长得更慢、更小，并且表现出更多的压力迹象，例如色素沉着和压力相关基因的表达。

虽然在月球土壤中种植的植物都在发芽生长，但在阿波罗11号样品中生长的植物比在阿波罗12 号和17号样品中的植物表现更差，这表明月球土壤之间也存在差异。

阿波罗11号样本暴露在太阳和宇宙辐射的时间最长。研究人员推测，长期高能轰击的影响可能使月球风化层对生物学特别敏感。月球表面经常受到宇宙辐射和太阳风的轰击，还有铁粒子和微小玻璃碎片的影响，所有这些元素都会影响植物的生长。

后续研究

研究人员在LED灯下种植种子 CNN图

研究人员希望进行后续研究，了解在月球环境中种植植物是如何改变月球土壤的，以及如何启动月球温室等问题。

进一步的研究还可以帮助研究人员确定在月球土壤中种植植物的`最有效方法。研究人员还想要清楚地了解这些植物的营养价值，以及它们是否受到土壤的影响。

虽然拟南芥是可食用的，但它不好吃，也不被认为是一种粮食作物。但它与西兰花、羽衣甘蓝、芜菁和花椰菜属于同一植物科。

美国国家航空航天局航天仿生学首席科学家巴塔查里亚认为植物生长的发现“相当令人兴奋”，并表示该研究为科学家提供了许多后续机会。

巴塔查里亚在一封电子邮件中写道:“我们需要研究如何让植物在风化层基质中生长得更好。例如，我们是否需要添加其他组件来帮助植物生长，如果需要，它们是什么？是否有其他植物能更好地适应这些风化层基质，如果有的话，哪些特性使它们更能适应这些环境？”

“这就是科学令人兴奋的地方，每一个新发现都会带来更独特和变革性的结果，然后我们可以利用这些结果来帮助提高我们未来太空探索任务的可持续性！”

科学家表示，理想的情况是，未来的宇航员可以利用月球的可用土壤资源进行室内种植，而不是建立一个水培系统。在月球上种植植物是在月球上长期停留的关键，它不仅能为宇航员和其他访客提供食物，还有助于提供干净的空气和水。

据CNET报道，根据一项新研究，当美国宇航局在未来几年将 Artemis 宇航员送回月球表面时，他们有望能够种植自己的蔬菜。这只是一项历史性实验的结果之一，在这项实验中，科学家们利用月球表面材料（称为“ 月壤”）的样本，在地球上成功地种植植物。

与芥菜有关的植物拟南芥 (Arabidopsis thaliana) 的种子被放置在半个世纪前在三次不同的阿波罗任务中收集到的微小月壤样品中。虽然这些种子发芽并生长，但它们并没有完全茁壮成长。

佛罗里达大学的Stephen Elardo在周三的新闻发布会上说：“月球土壤没有很多支持植物生长所需的营养物质。”

Elardo是周四发表在《通信生物学》杂志上的一篇介绍该研究的论文的共同作者，其他作者还有 Anna-Lisa Paul和 Robert Ferl。

虽然这些植物的生长方式表明它们受到了压力，但它们仍然相对迅速地找到了方法，在团队为它们提供光照、水和营养物质的帮助下。

“两天后，它们开始发芽了！”同时也是佛罗里达大学园艺科学教授的 Paul在一份声明中说。“所有东西都发芽了。我无法告诉你我们是多么的惊讶！每种植物--无论是月球样本还是对照组，都是如此--直到第六天看起来都一样。”

在第一周结束时，月壤中的植物显示出生长缓慢，根部和叶子发育不良，还有一些红点。后来的遗传分析将证实这些绿色植物处于压力之下。

月壤的颗粒非常细小，呈粉状，但这些颗粒也有锋利的边缘。呼吸月球尘埃会损害肺部，而且这些东西对植物生命也不是特别好。

Paul补充说：“最终，我们希望利用基因表达数据来帮助解决我们如何能够改善压力反应，使植物--特别是作物--能够在月球土壤中生长，而对其健康影响很小。”

Ferl说，在月球上种植植物是在月球上长期停留的关键，它不仅有助于为宇航员和其他访客提供食物，还有助于提供清洁的空气和水。

“当我们去某个地方的太空时，我们总是带着我们的农业，”同样来自佛罗里达大学的 Fer说。 “显示植物将在月球土壤中生长，实际上是朝着这个方向迈出的一大步。”

根据周四发表在《通讯生物学》上的一项研究，研究人员有史以来第一次利用月球土壤成功种植植物。资助这项研究的美国宇航局表示，这一发现为未来在月球栖息地收获植物铺平了道路。

该研究的作者之一罗布·费尔周四说，“我们想做这个实验是因为，多年来我们一直在问这个问题：植物会在月球土壤中生长吗？事实证明，答案是肯定的。”

佛罗里达大学的研究人员从美国宇航局获得了月球土壤，也称为月球风化层来进行实验。少量土壤样本来自阿波罗 11 号、12 号和 17 号登月任务。

研究人员在塑料板中使用顶针大小的井，将大约一克月球土壤盆栽，用营养液润湿并添加 thale cress 种子，一种也称为拟南芥的植物，原产于欧亚大陆和非洲，易于种植。

NASA 表示，研究人员随后将托盘放入玻璃容器中，并每天添加营养液。对照组使用火山灰作为土壤。根据研究， 这些植物都在48到60小时内发芽。

“我们很惊讶，”该研究的另一位作者保罗（Anna-Lisa Paul）说，“我们没有预测到这一点。这告诉我们，月球土壤并没有中断植物发芽所涉及的激素和信号。”

但到了第六天，月球土壤中的植物开始生长不同于对照组的水芹。美国宇航局说，研究人员发现月球风化层植物生长缓慢，并显示出发育不良的根系。此外，有些叶子发育不良，色素沉着呈红色。

NASA 说，20 天后，植物的 RNA 测序显示，那些生长在月球土壤中的植物处于压力之下，并以植物在恶劣环境中通常会出现的方式做出反应。

“在遗传水平上，植物正在使用通常用于应对压力源的工具，例如盐和金属或氧化应激，因此我们可以推断植物将月球土壤环境视为压力”

这些植物对月球土壤样本的反应也不同。阿波罗 11 号的土壤中的植物不如其他两次阿波罗任务的土壤中生长的植物那么健壮。研究人员指出，每个任务都从月球上的不同区域收集土壤。

尽管如此，美国宇航局局长比尔尼尔森表示，这项研究对于了解植物如何克服地球上食物短缺地区的压力条件至关重要。

随着美国宇航局即将对月球南极进行的机器人任务，科学家们表示他们将继续研究月球土壤。

做实验很费材料。美国带回的土壤已经过了很久了，无论是存量还是利用价值都没有刚刚带回来的大。

因为如今在月球背面进行取土，这些土壤是比较古老的，可以考究月球的起源，因此很重要。

目前的地月系年龄测定表明：月球在地球诞生不久后就相伴在地球左右，经历了几十亿年的磨合后， 现在月球的公转周期恰好等于地球的自转周期， 这导致月球永远只有一面对着地球，另一面则永远隐藏在了黑暗中。

尽管上世纪六十年代，美国就将人类的足迹留在了月球上，但六次登月的降落点仍然在月球正面，月球背面的神秘面纱依旧没被揭开。

直到2018年12月12日，我国的嫦娥四号成功降落在 月球南极的艾特肯盆地 ，人类才第一次看到月背面的真面容。

三年以来， 我国通过嫦娥四号累计获得探测数据3780G ，取得了月背面表层形貌、矿物组成等多项研究成果，不过里面的绝大部分数据是我们普通群众无法理解的，只要知道这些数据是人类 探索 月球的一大步就足够了。

最近一段时间以来，嫦娥四号又发现了一些东西，这些东西和五十多年前美国登月的大不相同。于是又引起一波热议：

美国登月是不是造假了？

为什么和我国探测结果会不相同？

国际著名学术期刊《Science Robotics》近期刊登了一篇名为 《“玉兔二号”月球车2周年的月球背面移动与科学 探索 》 的封面论文，这篇论文由中国科学院和北京航天飞行控制中心等家联合机构共同发表。

文中指出：科学家基于嫦娥四号在月背面采集的月球土壤样本，进行了月壤物理学力学特性分析，和此前美国阿波罗登月时采集的月壤完全不同。

这是怎么回事?

都是在月球提取样本，为什么会不一样？

研究结果表明，在玉兔二号月球车给出的月壤力学特点中，月壤风化层的承压特性和地球上的干沙和沙壤土类似， 也就是说在地球上也能找到和月壤特征类似的区域 ，和阿波罗计划中获得的月壤相比，玉兔二号发现的月壤具有更强的承压性。

根据多个不同地点拍摄的图像也能观察到，玉兔二号车轮粘有大块团状土壤，但玉兔二号车轮本身并不会导致粘土， 这就说明嫦娥四号着陆区附近月壤内聚力很大 ，包含高比例的凝集物，当车轮碾压时它们更容易团聚到一起。

从 历史 记录上来看，作为当时航天竞赛的巅峰产物，美国用于载人登月的阿波罗计划从1961年持续到了1972年， 总耗资达到了254亿美元 ，占据了当年美国全部科研经费的五分之一。

最后的结果是阿波罗计划累计登月六次，带回了超过380公斤的月壤，并且赠送给了中国一克月壤， 虽然这一克月壤需要用放大镜才能看得清 ，还被一分为二送到了北京天文馆一份，但我国也凭这克月壤前后发表了14余篇科研论文。

所以说在官方层面对于美国登月是没有怀疑的，而且如果美国当时真的造假，真的是在好莱坞摄影棚里拍摄的登月画面的话， 苏联肯定会在第一时间站出来拆穿美国，以此来在航天竞赛中彻底战胜美国 ，但这一切都没有发生，所以说美国载人登月的真实性是不需要怀疑的，只是他们后来没再去过月球而已。

至于嫦娥四号的月壤和阿波罗带回来的月壤不同，主要是因为我国探测器的着陆地点，取样地点都和阿波罗登月时的着落点不同。

上面我们提到，嫦娥四号是第一次降落在月背面的探测器，它的降落点在南极的冯-卡门陨石撞击坑，而阿波罗在月球正面的月海上， 两者的距离就相当于地球的赤道和南极。

要知道地球上隔几米的距离土壤都可能会有不同，更别说从撒哈拉沙漠中取一把沙子，再从海边的沙滩上取一把沙子，然后把两者进行对比研究了，所以月球上不同区域的月壤存在差异是完全正常的情况。

因为苏联解体后美国没有了压力，完全不需要再花费巨大的人力物力去进行载人登月了，毕竟它的投入和产出不成正比 ，是彻头彻尾的赔本生意。

不过近些年来随着 科技 的发展，各国已经有了对月球进行开发的一些想法了， 包括中美在内的多个国家都准备在21世纪进行载人登月 ，并且都准备在月球上建立科研基地，实现对月球资源的细致摸排和开采。

它是一种清洁安全且高效的核聚变燃料，地球上只有少得可怜的几百斤， 但月球上有上百万吨 ，假如以后有能力进行大量开采，能源危机就将不复存在。

除了氦-3外，月球还有上百种矿物质， 仅月海的玄武岩中就有着百万亿吨可开采的金属钛， 它在航空工业方面有广泛的应用，在人类对月球进行开发后，也许它还可以反哺航空工业的发展。