嫦娥五号研究发表论文

美国人送的月岩样本，来自于阿波罗17号宇航员捡到的岩石，就好比地球上美国和中的土质都是不一样的。

去年12月17日凌晨一点，嫦娥五号返回器与轨道器脱离后就奔向地球，踏上探月的返程。最终返回器用了一个小时左右的时间回到地球上，结束了它的探月之旅。这次探月任务结束后，嫦娥五号带回来了至少2千克的月球土壤。而在这之前，我国仅有的月球土壤是上世纪美国与中国建交时赠送的克月球土壤，如今我们自己也拥有足够的月球土壤。但负责采样任务的工作人员在嫦娥五号着陆器采集月球土壤的过程中发现了一些奇怪的现象，着陆器的机械臂刚翻开月球土壤的时候，里面土壤的颜色还是深颜色的，但到了下午颜色就变浅了。经过专业分析员的多次确定，月球土壤确实发生了变色。而且被挖取的地方到了晚上也出现了“自动填平”的情况。那么问题来了，月球土壤为什么会变色？土壤被挖取后表面应该存在一个坑，为什么月球地表的坑会“自动填平”呢？ 着陆器在采集月壤的过程中发现了什么？“嫦娥”归来 “带货”圆满 在地球土壤中，表层土壤的颜色通常比深层土壤的颜色浅，而深层土壤被挖出来后经过一段时间颜色也会逐渐变浅，根本原因就是土壤里的水分蒸发了，表层浅色的土壤也是同样的道理。然而上世纪美国科学家就证明了月球土壤中不存在水分，因此这种可能性是不成立的。至于月球土壤颜色由深变浅的原因是什么，科学家表示还需要深入研究。另一个奇怪的现象就是机器在月球表面挖出的坑经过一段时间后也会逐渐被填平，就像大禹的父亲治水时所使用的“息壤”，它能够自行恢复形态，但实际上地球土壤几乎不会发生这种情况，那么该如何解释这种现象呢？对此我国嫦娥五号登月计划的专家认为这是月壤结构松散导致的。 月球土壤中不含水分和有机物质，即使固定不动也不会凝结成块，因此当挖掘工具在月球表面挖出一个土坑时，其周围的月壤在应力作用下会发生流动，就像流沙一样从地势相对较高的地方流向地势相对较低的地方。 被带回地球的月壤是否会发生成分变化？ 众所周知，月球的自然环境中不存在空气，也不存在水，上面的环境条件用“极度干旱”来形容也不为过，因此月球土壤的成分在那样的环境中可以保持长期不变。但如果月壤来到地球，它其中的成分一定会发生变化，因为地球环境中存在水蒸气以及其他气体，这些气体会与月壤中的成分发生化学反应。 首先需要明确的是，月壤中并不存在有机物，因此月壤发生变化并不是因为有机物与空气发生了反应。至于是什么发生了反应，就需要对月壤成分进行了解。上世纪俄罗斯专家曾用特殊的方法对月球土壤样本进行成分分析，结果发现其中存在20多种矿物质成分，但并未发现有机物的存在。俄罗斯专家的检测结果显示，月壤中存在铁、金、银、汞等矿物颗粒，这些矿物质基本都是重金属。因此月壤被运到地球上与空气接触后，其中的金属元素可能发生氧化反应，例如铁被氧气氧化后生成红色的氧化铁、铜被氧气氧化后生成绿色的氧化铜。除此之外，月壤还会吸收空气中的水蒸气，使得自身的结构从疏松变得更加紧致。 月球土壤可以种菜吗？ 不少人认为，土壤之所以能种植农作物和自然植物，是因为有适宜的温度、阳光和水分，与有机物没有太大的关系，因为一些树木能从石头中长出来。月壤中也不存在有机物，这是否意味着月壤能够用来种菜呢？对此嫦娥五号的专家明确指出月壤并不适合种菜，因为其中并不存在任何有机养分。实际上这个答案并不出乎意料，因为如果月球土壤中存在有机物，那么月球上可能早就有生命出现了。因此从植物生长所需要的养分来看，月壤不能种菜。但这并不意味着月壤永远都不能种菜，因为我们可以人为地往月壤中添加有机物成分，从而让月壤变得适合植物生长。这种方法其实在《火星救援》这部电影中有所展现了，主角为了存活不得不改变火星土壤，从而让农作物在火星土壤中生长出来。 这2千克月球土壤意味着什么？ 这2千克月壤对于我国来说意味着很多，首先它代表着我国在研究月球土壤方面不再捉襟见肘了。在获得这2千克月球土壤之前，我国仅有的月壤是美国在1978年中美建交初期赠送的。据了解当时美国把赠送的月壤放在放大镜下，看起来很大，其实总质量只有1克，之后我国科学家取走了克进行科学研究，总共发表了40多篇学术论文。如今我国自主从月球带回了2千克月壤，这为从事月壤以及月球研究的科学家提供了充足的研究材料。其次，嫦娥五号从月球上成功带回2千克月球土壤说明我国在探月方面的技术已经达到了一定的水平。遥想在40多年前，我们只能靠美国赠送的那1克月壤进行科学研究，如今我们已经有能力获取更多的月壤，这彰显出我国航天技术水平的大幅度提升。今年我国神舟12号顺利升空，3位航天员顺利到达中国空间站，未来我国在航天领域的发展还会继续创造辉煌。

国家航天局、国家原子能机构在中秋节前夕联合发布了嫦娥五号的最新研究成果，我国科学家在月球上发现了一种新的矿物，并以极具中国特色的名字来给它命名——嫦娥石。嫦娥五号月壤中发现存在高含量水，为何与美国送的月球标本相差巨大？

1、事件内容

我国科学家在国际学术期刊《自然·通讯》上发表论文，发现嫦娥五号月壤矿物中存在高含量的水。长期以来，人类的遥感探测就发现月表上似乎普遍存在着不同形式的水（OH/H2O），然而由于缺乏直接的样品分析证据，月表水的成因和分布一直存在争议。这一次中国科学家的分析和研究，对于解答这两个谜题，具有重大的意义。

2、为何与美国送的月球标本相差巨大？

难道美国人真的没登上过月球，他们只是在好莱坞的摄影棚里拍了几部大片，又随便捡了颗小石子儿欺我们的感情？其实不只是月球，你在云南、安徽和黑龙江找三块石头，它们的化学成分和元素比例也各不相同，这与每个地方的地质条件有密切关系。说白了，就是取得土壤化验不一样罢了。

3、可疑的是美国多次往返月球

美国多次往返地球，也带回了大量的月岩石和月壤。不知道为什么他们没有在它们身上发现水的成分？是美国科学家做不到，还是研究不深入？这些都很值得思考的。但美国带回了多少吨月球物质，应该是完全可以发现的，就看美国人怎么解释了？

后记：嫦娥五号采集的月球土壤样本中含有高比例的钛和铁，比此前阿波罗12号和阿波罗14号样本里的钛和铁高几倍，这并不说明阿波罗计划“有水”或者人家送了假的月岩，但是还是需要继续研究。

中国十大科技创新成果是：

1、我国首次火星探测任务取得圆满成功

6月11日，国家航天局在京举行天问一号探测器着陆火星首批科学影像图揭幕仪式，公布了由祝融号火星车拍摄的着陆点全景、火星地形地貌、“中国印迹”和“着巡合影”等影像图。首批科学影像图的发布，标志着我国首次火星探测任务取得圆满成功。

据悉，我国首次火星探测任务于2013年全面启动论证，2016年1月批准立项。2020年7月23日天问一号探测器于海南文昌成功发射，历经地火转移、火星捕获、火星停泊、离轨着陆和科学探测等阶段，工程任务按计划顺利开展。

2、中国空间站开启有人长期驻留时代

6月17日和10月16日，神舟十二号、神舟十三号载人飞船相继发射成功，顺利将航天员送入太空。神舟十二号与天和核心舱对接形成组合体，3名航天员进驻核心舱，进行了为期3个月的驻留，开展了一系列空间科学实验和技术试验，在轨验证了航天员长期驻留、再生生保、空间物资补给、出舱活动、舱外操作、在轨维修等空间站建造和运营关键技术。

神舟十三号入轨后，与天和核心舱和天舟二号、天舟三号组合体完成自主快速交会对接，3位航天员开启为期6个月的在轨驻留，其间将开展机械臂操作、出舱活动、舱段转位及空间科学实验与技术试验等工作，进一步验证航天员长期在轨驻留、再生生保等一系列关键技术，中国空间站有人长期驻留时代到来。

3、我国实现二氧化碳到淀粉的从头合成

淀粉是“粥饭”中最主要的碳水化合物，是面粉、大米、玉米等粮食的主要成分，也是重要的工业原料。其主要合成方式是由绿色植物通过光合作用固定二氧化碳来进行。长期以来，科研人员一直在努力改进光合作用这一生命过程，希望提高二氧化碳的转化速率和光能的利用效率，最终提升淀粉的生产效率。

中国科学院天津工业生物技术研究所研究人员提出了一种颠覆性的淀粉制备方法，不依赖植物光合作用，以二氧化碳、电解产生的氢气为原料，成功生产出淀粉，在国际上首次实现了二氧化碳到淀粉的从头合成，使淀粉生产从传统农业种植模式向工业车间生产模式转变成为可能，取得原创性突破。相关研究成果9月24日在线发表于《科学》杂志。

4、我国团队凭打破“量子霸权”的超算应用摘得2021年度“戈登贝尔奖”

11月18日下午于美国密苏里州圣路易斯举行的全球超级计算大会（SC21）上，国际计算机协会（ACM）将2021年度“戈登贝尔奖”授予中国超算应用团队。这支由之江实验室、国家超算无锡中心等单位研究人员组成的联合科研团队，基于新一代神威超级计算机的应用“超大规模量子随机电路实时模拟”（SWQSIM）获此殊荣。

在这项工作中，研究人员引入了一个系统的设计过程，涵盖了模拟所需的算法、并行化和系统架构。使用新一代神威超级计算机，研究团队有效模拟了一个深度为10x10 (1+40+1)随机量子电路。与谷歌量子计算机“悬铃木”200秒完成百万保真度采样任务相比较，“顶点”需要一万年完成同等复杂度的模拟，该团队SWQSIM应用则可在304秒以内得到百万更高保真度的关联样本，在一星期内得到同样数量的无关联样本，一举打破其所宣称的“量子霸权”。

5、1400万亿电子伏特 我国科学家观测到迄今最高能量光子

中国科学院高能物理研究所牵头的国际合作组依托国家重大科技基础设施“高海拔宇宙线观测站（LHAASO）”，在银河系内发现12个超高能宇宙线加速器，并记录到能量达拍电子伏（PeV，拍=千万亿）的伽马光子，这是人类迄今观测到的最高能量光子，突破了人类对银河系粒子加速的传统认知，揭示了银河系内普遍存在能够把粒子加速到超过1PeV的宇宙线加速器，开启了“超高能伽马天文”观测时代。相关成果5月17日发表于《自然》。

6、嫦娥五号样品重要研究成果先后出炉

10月19日，中国科学院发布嫦娥五号月球科研样品最新研究成果。中国科学院地质与地球物理研究所和国家天文台主导，联合多家研究机构通过3篇《自然》论文和1篇《国家科学评论》论文，报道了围绕月球演化重要科学问题取得的突破性进展。

在最新的研究中，科研人员利用超高空间分辨率铀—铅（U-Pb）定年技术，对嫦娥五号月球样品玄武岩岩屑中50余颗富铀矿物（斜锆石、钙钛锆石、静海石）进行分析，确定玄武岩形成年龄为±亿年，表明月球直到20亿年前仍存在岩浆活动，比以往月球样品限定的岩浆活动延长了约8亿年。

研究显示，嫦娥五号月球样品玄武岩初始熔融时并没有卷入富集钾、稀土元素、磷的“克里普物质”，嫦娥五号月球样品富集“克里普物质”的特征，是由于岩浆后期经过大量矿物结晶固化后，残余部分富集而来。这一结果排除了嫦娥五号着陆区岩石的初始岩浆熔融热源来自放射性生热元素的主流假说，揭示了月球晚期岩浆活动过程。据悉，此次研究采用的超高空间分辨率的定年和同位素分析技术处于国际领先水平，为珍贵地外样品年代学等研究提供了新的技术方法。

7、异源四倍体野生稻快速从头驯化获得新突破

随着世界人口的快速增长，至2050年粮食产量或将增加50%才能完全满足需求。与此同时，近年来世界气候变化加剧，全球气候变暖、极端天气频发等都为粮食安全带来了巨大挑战。在此背景下，如何进一步提高作物单产成为亟待解决的严峻问题。

中国科学院种子创新研究院／遗传与发育生物学研究所李家洋院士团队首次提出了异源四倍体野生稻快速从头驯化的新策略，旨在最终培育出新型多倍体水稻作物，从而大幅提升粮食产量并增加作物环境变化适应性。本项研究为未来应对粮食危机提出了一种新的可行策略，开辟了全新的作物育种方向。相关研究成果2月4日发表于《细胞》。

8、我国研发成功-271℃超流氦大型低温制冷装备

4月15日，由中国科学院理化技术研究所承担的国家重大科研装备研制项目“液氦到超流氦温区大型低温制冷系统研制”通过验收及成果鉴定，标志着我国具备了研制液氦温度（零下269摄氏度）千瓦级和超流氦温度（零下271摄氏度）百瓦级大型低温制冷装备的能力，可满足大科学工程、航天工程、氦资源开发等国家战略高技术发展的迫切需要。

项目的成功实施，还带动了我国高端氦螺杆压缩机、低温换热器和低温阀门等行业的快速发展，提高了一批高科技制造企业的核心竞争力，使相关技术实现了从无到有、从低端到高端的提升，在我国初步形成了功能齐全、分工明确的低温产业群。

9、植物到动物的功能基因转移首获证实

中国农业科学院蔬菜花卉研究所张友军团队经过20年追踪研究，发现被联合国粮农组织（FAO）认定的迄今唯一“超级害虫”烟粉虱，具有一种类似“以子之矛、攻子之盾”的本领：其从寄主植物那里获得了防御性基因。这是现代生物学诞生100多年来，首次研究证实植物和动物之间存在功能性基因水平转移现象。

相关科研成果3月25日在线发表于《细胞》，并作为《细胞》封面文章于4月1日出版。这是我国农业害虫研究领域在《细胞》杂志的首篇论文，揭示了昆虫如何利用水平转移基因来克服宿主的防御，为探索昆虫适应性进化规律开辟了新的视角，也为新一代靶标基因导向的烟粉虱田间精准绿色防控技术研发提供全新思路。

10、稀土离子实现多模式量子中继及1小时光存储

量子不可克隆定律赋予了量子通信基于物理学原理的安全性。而这一定律也决定了光子传输损耗不能使用传统的放大器来克服，使得远程量子通信成为当今量子信息科学的核心难题之一。量子中继和可移动量子存储是实现远程量子通信的两种可行方案，其共性需求是高性能的量子存储器。在量子中继方面，国际已有实验研究都聚焦于发射型存储器的架构，无法同时满足确定性发光和多模式复用这两个关键技术需求。

可移动量子存储方面，国际上光存储的时间最长仅1分钟，无法满足可移动量子存储小时量级存储时间的需求。中国科学技术大学郭光灿院士团队李传锋、周宗权研究组基于稀土离子掺杂晶体研制出高性能的固态量子存储器，并在上述两条技术路线上取得了重要进展，实现了一种基于吸收型存储器的多模式量子中继，并成功将光存储时间提升至1小时。相关成果于4月22日和6月2日分别发表于《自然—通讯》和《自然》。

嫦娥五号已经在月球顺利落脚，开始了为期两天的采样工作。此次嫦娥五号前往月球执行任务，进行月球表面的采样，主要的目的就是带回样品，供我国的科学家研究月球的火山是如何活动的以及月球是如何演变的，是如何形成的等等。因此，此次嫦娥五号造访月球，其实意义是非常重大的。对于月球我们有无数的猜想，但是只靠猜想是不行的，要揭开月球的谜团，唯有靠科学家的研究，唯有靠科学结论才能知道月球是如何形成的，月球现在是如何活动的，月球的表面有那些动态等等。月球和我们地球看起来息息相关，月球能够影响地球的旋转速度，能够影响地球海洋的涨潮和落潮。因此，研究月球是非常有意义的。

此次嫦娥五号奔月，备受关注，很多的网友称嫦娥去了月球，月球离揭开真相就不远了。的确，月球就像我们的守护神，和我们地球有着千丝万缕的联系。而且，我们古代的神话里面，月球上面可是住着神仙的。当然，神话只是神话，神仙是不可能有了，但是从古至今，人们对月球充满了想象，想要彻底的了解月球却是众人皆想的事情。现在，我们的嫦娥五号去采样了，有了样品，通过科学家严谨的研究，月球之谜就会很快被揭开了。

此次嫦娥五号采样科学家更设定了两种取样，一种是月球表面土壤的取样，一种是月球地下二米左右的取样。两种取样方式被科学家称为表取和钻取，也是非常通俗和容易理解了。

此次月球取样，嫦娥五号已经开始了取样工作，为时两天的取样任务，嫦娥五号将会在二天后返回月球，带回样品供科学家研究。

采集月球土壤，更好得探究宇宙奥秘，扩宽对月球的认识，对地球外的星体有更多探索。