嫦娥五号收集的“土特产”可以用什么来研究？
转眼间，上月24日发射的嫦娥五号任务在前往月球-月面采样-月面起飞-月轨对接-返回地球.完成了全套复杂作战任务嫦娥五号前传，出发！)
月球样本在月球前方的风暴洋东北部的吕姆克山一带成功收集。
嫦娥五号着陆采样区(红星)(底图：LROC WAC，图：海巴拉埃米莉)
在着陆区(红星)周围的地形图中，越红表示越高，越蓝表示越低。这一地区最典型的地貌特征是蒙斯吕姆克尔，这是一座疑似盾状火山的遗迹(资料来源：参考文献[1])
“四件套”中的返程者拿着最后一根棍子，带着珍贵的农历“土特产”，于12月17日凌晨降落在内蒙古四子王旗。44年后，人类再次迎来了月球样本。
返回者着陆地点图(来源@中国月球探测工程)
嫦娥五号设计了两种“挖”的方法：
钻探：用钻具在月球表面下2米处钻探，采集月球地下0.5公斤样品
表：1.5公斤月球表面样本由机械臂铲取
最后两种采样方式都很顺利，原本计划48小时完成的月球表面采样只用了19个小时就完成了。
在全景相机中嫦娥五号着陆器拍摄的采样区域，可以看到陷在月球土壤中的着陆腿基座、月球表面的表面痕迹、机械臂和采样器、展开的国旗以及太阳能电池板的一部分(图片来源：CNSA/CLEP)
至于实际采集了多少样本，我们很快就会知道“土特产”何时落地。
这些珍贵的农历“土特产”将用于科普和展览，主要活动仍将在科学研究。这些月球“土特产”，可以用来研究些啥呢？举行
改进月球定年体系
月球大约在45亿年前形成，但要弄清楚在这几亿年里发生了什么并不那么容易。
我们对相对年龄有一些直观简单的认知。该区域形成越早，撞击坑越多，也就是说，撞击坑密度较高的区域往往比撞击坑密度较低的区域更古老。
但是绝对年龄要困难得多，因为需要把不同地区的环形山统计密度和一些已知年龄的地区联系起来，用后者来标定前者。阿波罗和月球样品起到了桥梁.这样的作用，通过对这些样品进行放射性定年，我们可以知道采样区域表面的绝对年龄，然后与这些区域的陨石坑密度进行比较，一个覆盖月球45亿年的定年系统就完成了。
左：不同地区的相对年龄可以通过陨石坑密度来确定(来源：LROC WAC)右：月球45亿年的历史是基于陨石坑统计数据建立的(来源：参考文献[2])
使用这个陨石坑年代测定系统作为工具，我们可以进一步确定月球上那些没有样品并且绝对确定年代的区域的年龄。然而，这个年代测定系统一直属于令人疑虑.大多数用于校准的阿波罗和露娜样品来自月球正面中低纬度的月海区域,形成年龄集中在42-32亿年前,与这个范围之外的月球地质事件相对应的时间是从这个锚点推断出来的。尤其是30-10亿年前的漫长历史几乎是空白。
根据目前的陨石坑年代测定系统，嫦娥五号采样区表面非常年轻，年龄为10亿年。如果嫦娥五号样品的放射性定年结果表明确实是这个年代，则有力地证明了以前的定年系统是可靠的；如果差别很大，则表明之前的定年体系需要作出大幅修正。
嫦娥五号采样区不同年代的地质单元，Ga=10亿年(来源：参考文献[1])
不管怎样，它都会让我们对月球45亿年的历史有更准确的了解。
月球晚期火山活动和热历史
现在的月球又冷又死，除了时不时被小行星彗星撞击，几乎没有什么“体面”的地质活动。月亮太小，里面的热量太容易散失。
但是一旦月亮“活泼”。三四十亿年前的月球上，活跃的火山活动喷涌出大量玄武岩，填满了月球表面的低洼地带，塑造了今天月球表面广阔漆黑的月海。
月球上的黑暗区域主要是玄武岩的颜色(来源：LROC)
月球上的火山活动持续多久，取决于月球内部“热”多久。阿波罗号和月球号的样本只反映了40-30亿年前的火山活动，但根据撞击坑的统计估计，月球上的火山活动持续的时间要比这长得多：从40亿年前到近期都有.
不同时期在月海形成，不同颜色代表陨石坑统计估计的不同表面年龄(来源：Ref。[3])
嫦娥五号的采样区是一个非常年轻的玄武岩区。这里的样本有望告诉我们月球最近的火山活动(地质上的“最近”，十几亿年前的那种“最近”)，月球内部“热”了多久，这个小球内部在这条不可避免的“失温之路”上可能经历了什么。
放射性元素之谜
稍微观察一下月球的朋友会发现月球上的月海分布不均匀，基本上都在前面。这是因为月球正面地下岩浆较多吗？
这些月海地区大部分原本是大规模撞击留下的低洼盆地，后来被大块玄武岩填满。那么是因为月球正面的撞击盆地多，容纳月海玄武岩的低地多吗？
这些月海聚集的区域大多也对应着月壳较薄的地方。是因为月球正面的月壳比较薄，火山熔岩更容易喷发喷出来吗？
根据GRAIL重力资料估算的月球地壳厚度，月海盆地所在区域大多对应月球地壳较薄的区域(来源：Ref。[4])
但是，还有一个不可忽视的因素：这些月海聚集的区域也与月球上一个特殊岩石单元，即——克里普克岩的分布高度一致。KREEP岩石是一种富含钾、稀土元素和磷的岩石的总称，常伴有铀、钍等的放射性元素的富集.
根据月球探测器伽马能谱仪(GRS)获得的钍丰度分布图，左侧钍富集最集中的区域是风暴洋(来源：Ref。[5])
很多研究推测，这些都可以串联起来。会不会是月球上有些地方富含放射性元素，所以那些地方极热，导致地下产生更多岩浆，月球外壳变薄，有利于月海的形成？越热的地方，撞击盆地就越大，这就使得月球正面，在被撞击时没有什么区别，最终形成更多的巨大盆地…
阿波罗15号采集的富克里普克玄武岩样品有15386个，宽2厘米，重7.5克，钍含量高达10-15 ppm(图片来源：NASA #s S76-24073和24072)
风暴海洋是月球上克里普克岩石和放射性元素最集中的地方。该区域还有一个特殊的名称——“Procellrum KREEP Terrane”(简称PKT)。着陆在风暴洋东北部的嫦娥五号，就有可能采集到富克里普岩的样品。
钍含量分布在月球正面和嫦娥五号着陆区(白盒)，A代表阿波罗采样点，L代表月球采样点，A12、14、15也位于风暴洋克里普克地形(来源：参考文献[1])
这些富含放射性元素的岩石是如何形成的？为什么只是集中在月球正面？它们是风暴洋中后期火山活动的热源吗？对克里普克岩石样本的直接研究有望让我们更接近许多月球之谜的答案。
“窥探”月球内部
月海玄武岩，“前世”，是在月球深处诞生的岩浆。尽管经过再冷却、结晶和凝固的“重塑”，以及上升流过程中月球地幔物质的演化，最终形成的月球玄武岩并不等同于——的月球地幔成分，但它仍然是我们的了解月球内部化学成分的钥匙.
月海玄武岩来自月球地幔的岩浆上涌。但图中的月球层状结构只是目前的推测之一(图片改编自：参考文献[6])
遥感光谱检测告诉我们，不同时期喷发的玄武岩成分不同，常用的一个指标是铁和钛的含量，但月海玄武岩中铁和钛的含量与喷发时间似乎没有必然的相关性。那么铁钛含量不同的玄武岩是什么意思呢？从月球的不同深度？还是月球内部的岩浆也在经历演化，不同时期喷发的岩浆反映了月球内部不同时期的化学演化产物？或许嫦娥五号的样本可以给出新的线索。
嫦娥五号采样区的年轻玄武岩中钛和铁含量较高(来源：参考文献[1])
太阳系撞击历史和生命演化
更年轻的月球样本不仅可以帮助我们改进月球编年史，还可以帮助我们修改整个太阳系的编年史。这是因为更老/更年轻的表面意味着更多/更少的小天体撞击，而更多/更少的小天体撞击反映了太阳系的湍流历史。
月球被撞得多的时期，地球火星也不可能好到哪里去，被撞不分你我，星球们都是命运共同体。
太阳系经历过怎样的撞击史？我们知道太阳系的早期撞击非常频繁，火星大小的天体撞击地球可能并不少见。幸运的是，随着撞击次数的减少，太阳系逐渐趋于平静。也许是更温和的撞击环境给了地球上的生命生存和繁衍的机会。
但是这些撞击物的大小和频率是如何随着时间的推移而减少的，我们已经缺乏可靠的证据将近30亿年了。地球上的生命在10亿20亿年前会经历什么？是现在这样的轻度冲击环境，还是经常被打击的硬模式？嫦娥五号的年轻样本有望帮助我们填充这段碰撞史，了解近30亿年的碰撞事件是如何影响地球上的生命，甚至太阳系其他行星上可能存在的生命。
影响和生命进化(图片汉化自：LPI [7])
除了这些，还有很多样本可以做的科研。比如地表和钻孔样品的对比可以告诉我们地表和地下物质的区别，空间风化对月球表面物质的影响，可以用于遥感光谱探测；样品磁场的测量可以告诉我们月球古磁场的强度和样品的磁化时间，进而约束月球内核的演化和产生月球磁场的内部“发电机”…
当然，这些伟大的“月球之谜”并不是只靠一次探索或一次样本研究就能轻易解答的。探索未知的道路注定充满曲折，我们唯有通过一次又一次的探索，来越来越接近答案。
害怕无限的真理，每一寸都有喜悦。
野外采样最珍贵的地方在于样本背后的孕育的无限可能——，这一点我们还没有想到，但是随着对样本的深入研究，我们不断发现新的研究方向和思路的可能性；随着科学技术的进步和理论知识的更新，一次又一次重新探索和理解这些样本的可能性；那些与过去和未来的检测结果相结合，可能会激发出意想不到的新火花。