2024年6月，中国首次从月球背面带回样本，创造了历史。中国月球着陆器嫦娥六号使用机器人铲斗和钻头收集了约5磅(2公斤)的岩石和土壤。这些样本于2024年6月25日返回地球。

嫦娥六号将月球背面的岩石带回地球

嫦娥六号建立在中国之前两次月球探测任务的基础之上：嫦娥四号在月球背面软着陆并使用月球车探索月球表面，嫦娥五号从月球正面带回样本。

科学家们希望嫦娥六号样本不仅能提供有关月球的关键地质知识，还能加深他们对地球和太阳系早期历史的了解。

自从1959年苏联的月球3号任务揭示了月球的背面与正面截然不同以来，像我这样的月球科学家一直对月球的背面着迷。

嫦娥六号将于2024年6月25日将样本带回地球。

月球的背面

由于月球的同一面总是朝向地球，因此只有使用航天器才能看到月球的背面。月球背面并非永远黑暗——它与月球上的任何位置一样，在两周的白天和两周的夜晚之间交替。

航天器拍摄的图像显示，月球近侧表面约三分之一由黑暗、平坦的平原组成，而月球远侧只有约1%的表面有这些平原。

这些黑暗的平原曾经是火山熔岩流，类似于地球上的夏威夷、华盛顿东部和印度。

从月球轨道拍摄的图像告诉研究人员，这些平原曾经有火山口、锥体、穹顶、塌陷坑和通道。

只有嫦娥四号和嫦娥六号任务在月球背面着陆，而25艘航天器已成功在月球正面软着陆。在月球背面着陆任务更加困难，因为任务控制中心无法直接看到或与航天器对话。因此需要第二艘航天器在着陆器和地球之间传递信息。中国使用了其轨道卫星鹊桥二号，该卫星于2024年3月发射。

嫦娥六号着陆

2024年6月6日，嫦娥六号降落在巨大的南极-艾特肯盆地内，该盆地宽约1,550英里(2,500公里)，深约5英里(8公里)。这是太阳系最大的撞击结构：小行星与天体相撞并引发巨大爆炸时形成的碗状结构。

嫦娥六号微型探测器微博通过自动驾驶并拍摄着陆器的照片。图片来源：中国国家航天局

南极-艾特金陨石坑上方叠加着一个稍微年轻一些、体积小得多的撞击结构，被称为阿波罗盆地，直径约为308英里(492公里)。

撞击盆地就像钻芯一样暴露了月球的深层内部。例如，形成南极-艾特金盆地的撞击可能已经剥离了部分月球外壳，使月球内部深处的物质暴露出来——最深处可达62英里(100公里)。随后的阿波罗撞击将剥离更多的物质。因此，带回的样本可能包含一些与当前样本收集中不同的岩石。

嫦娥六号着陆在月球背面一些稀疏的火山沉积物上。分析嫦娥六号带回的火山岩的成分可能有助于研究人员弄清为何近地一侧有如此多的火山沉积物。科学家还将能够将这些远地一侧岩石的年龄与近地一侧约39亿至32亿年前火山喷发时形成的岩石进行比较。

测量岩石的实际年龄将有助于科学家改进其他方法，例如陨石坑计数，这些方法用于估算行星表面构造的年龄。

由于行星表面的陨石坑数量随时间推移而增加，因此研究人员可以通过比较他们能够计数的陨石坑数量与模拟模型生成的陨石坑数量来估计行星表面的年龄。但陨石坑计数并不十分准确——拥有实际的岩石样本可以帮助研究人员找出如何改进这些方法。

揭开月球熔融历史的秘密

研究人员推测，月球和一些岩石行星一样，曾经几乎完全处于熔融状态。因此，在月球早期的一段短暂时间内，它只是熔岩，几乎没有固体岩石。

嫦娥六号着陆点可能含有来自月球地幔(地壳下方的一层)的物质。这些样本可以帮助科学家了解月球如何从岩浆海演变成拥有地质层(凝固的地壳、地幔和地核)的物质。

这些样本的数据还可以提供有关地球在行星形成最后阶段的演变的线索。科学家预测，大约40亿年前，大量小行星和彗星像雨一样降落在地球这样的岩石行星上。我们称这一时期为“月球大灾变”时期。研究月球陨石坑撞击产生的某些岩石可以帮助科学家更多地了解这个时代。

由于南极-艾特金盆地是月球上保存最完好的最古老的结构，因此它或许可以证明形成盆地的撞击次数是发生在较长时期内(如5亿年)还是较短时期内(如2亿年)。了解时间尺度将有助于衡量太阳系形成期间撞击的强度。

来自遥远彼岸的科学礼物

外星物质——例如来自月球、火星、小行星和彗星的样本——是源源不断的礼物。

科学家将在实验室中整理和维护这些样本，以保持其原始状态。这一过程将分发一些珍贵的样本，用最先进的设备进行分析。其余样本将被保存起来，供后代科学家探索几十年后出现的新问题。

当科学家分享想法、数据和样本时，科学才能取得最大进步。2023年底，中国国家航天局将嫦娥五号的样本提供给一组国际研究人员。我预计嫦娥六号的样本也会有类似的共享计划。

但这种共享并不是双向的。NASA不能直接与中国研究人员分享他们收集的样本，因为《沃尔夫修正案》禁止NASA使用资金与中国合作开展任何项目。

中国未来的月球探测计划包括嫦娥七号和八号任务，计划分别于2026年和2028年发射。这些任务将降落在南极，寻找水冰、二氧化碳冰(也称为干冰)和冰状甲烷。美国宇航局最近取消的VIPER探测器也有类似的目标。这些任务将帮助中国确定其国际月球研究站的所在地，计划于2030年建成。