人类自古就对空中的明月有着诸多的好奇和向往。长久以来，月球真实地质样貌、内部地质活动状态、正反两面地貌与物质成分差异等一系列谜题，始终萦绕在大众与科研界的心头。半个多世纪以来，人类持续开展月球探索，却始终难以完整梳理出月球的演化脉络。
随着我国探月工程稳步推进，嫦娥五号、嫦娥六号先后完成月壤采样返回任务。依托这批我国自主获取的珍贵月球样品，中国科学院院士、中国科学院地质与地球物理研究所（简称地质地球所）研究员吴福元带领科研团队深耕月球地质研究，产出一系列原创性、系统性科研成果，精准解答多项月球演化核心谜题。
今年下半年，嫦娥七号将奔赴极具科研价值的月球南极区域。其中，月球南极水冰资源的精准探测与勘察，是本次任务主要的科研目标之一，也是社会各界关注的焦点。据中国载人航天工程办公室消息，北京时间2026年8月19日，嫦娥七号探测器和长征五号遥十四运载火箭在中国文昌航天发射场完成技术区相关工作，器箭组合体已垂直转运至发射区。
嫦娥七号即将“奔月”，我们还需要了解些什么？
嫦娥七号为什么要去月球南极寻找水冰？我国嫦娥五号、嫦娥六号样品研究取得了哪些重大发现？我们为什么要建立自己的月球研究学派？为此，瞭望智库专访了中国科学院院士、中国科学院地质与地球物理研究所研究员吴福元。
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目标任务
7月13日，长征五号遥十四运载火箭安全运抵文昌航天发射场，与先期运抵的嫦娥七号探测器一起开展发射场区总装和测试工作。作为中国探月工程四期的关键任务，嫦娥七号计划于今年下半年择机发射，目标任务之一是探索月球南极，寻找水冰资源。
水冰是当前人类探月重要的战略资源。嫦娥七号任务副总设计师唐玉华曾对媒体表示，月球水冰有望大幅减少将水从地球送往月球的成本，缩短所需时间，有利于人类在月球上建立基地并长期活动，开展探测火星或进行深空探索。另一方面，水冰的存在也暗示着生命的可能性，月球南极的水冰资源对于人类探索月球和其他行星上是否存在生命有着重要的意义。
嫦娥七号即将“奔月”，我们还需要了解些什么？
但时至今日，科学界对月球南极水冰的真实赋存状态仍存在诸多认知空白与学术争议。吴福元表示，受月球特殊空间环境影响，水冰可能稳定留存于月球南极的永久阴影区域。这类区域常年不见光照、温度极低，可能保存着远古时期彗星撞击月球带来的水冰，之前的遥感探测也印证了这一猜测。此次，嫦娥七号将搭载专用水分子探测载荷，深入月球南极永久阴影区域开展实地探测，直接找寻水分子存在的实证。
此外，嫦娥七号将在月球上部署一台月震仪，通过监测月球内部地震活动，帮助科学家分析月球内部结构，揭开月球形成和演化的奥秘。
按照规划，嫦娥七号及后续的发射任务将对月球内部结构进行多物理场的综合探测，并构成月球科研站的基本型。针对当前广泛关注的月球基地选址，吴福元表示选址需要综合权衡诸多条件，目前尚无统一结论，业内仍处在多方探索阶段。建设模式上，有方案提出在月表搭建人工舱体设施，也有观点主张依托月球熔岩洞开展基地建设。从区域来看，多数研究看好月球南极，依托其近乎持续日照和潜在水冰资源优势开展长期驻留，同时也存在月球其他区域的选址构想。在此背景下，嫦娥七号即将获取的实地探测数据，将为月球基地未来选址提供核心科学依据。
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颠覆认知的发现
上世纪六七十年代，美国阿波罗计划先后六次实施登月探测，累计带回382公斤月球样品。依托这批月壤样品，西方学界形成了沿用数十年的经典论断：月球最晚一期大规模岩浆活动发生于30亿年前，此后星体内部完全冷却，成为一颗地质意义上的“死星”。
而吴福元带领的地质地球所团队通过对嫦娥五号月壤样品的研究，彻底颠覆了这一固有认知。
2020年12月，嫦娥五号从月球带回1731克月壤样品，其中超95%成分为玄武岩——这类岩石由火山喷发直接冷凝形成，直观印证月球曾存在活跃岩浆活动。科研团队对玄武岩开展高精度放射性同位素定年，得出结论：月球晚期火山活动发生在20亿年前。
图为中国科学院科研人员在用月壤样品做实验。新华社记者金立旺摄
这一发现将月球岩浆活动历史延长了约10亿年。国际学术期刊《自然》发表评述文章指出，“嫦娥五号任务在过去从未涉足的月球表面，带回了迄今为止采集到的最年轻火山岩样品，这些岩石的研究结果表明，非常有必要修正已有的月球热演化模型”。
2024年6月，嫦娥六号完成人类首次月球背面南极–艾特肯盆地（简称SPA盆地）着陆采样任务，成功获取1953克月背月壤样品。我国科学家从样品中识别出一类特殊岩石，并命名为SPA苏长岩。该岩石完整保留了月球背面独特的撞击演化历史与盆地演化地质记录，弥补了国际月球研究长期存在的样品空白。
基于嫦娥六号月壤样品研究，地质地球所和国家天文台联合发布多项“首创性”成果：首次获取月背古磁场信息，发现月球磁场强度曾出现反弹而非单调衰减；首次测定月背月幔水含量小于2微克/克，揭示月球内部水分布的二分性；首次发现月背玄武岩来自极度亏损源区，为大型撞击事件对月球演化的影响提供关键证据等。这些关键进展为人类揭开了月球背面的演化历史。
在采访中，吴福元分享了嫦娥五号、嫦娥六号样品研究中一个有趣的发现：在封装工艺、返回流程完全一致的前提下，嫦娥五号月壤样品开封时出现了颗粒飞散问题，而嫦娥六号样品却具有黏性，可稳定地待在样品容器中。两份样品在力学性质上的差别成因，目前还未得到彻底的解释。“这说明我们对月壤物理特性的认知仍存在诸多空白。相关研究对于下一步建立月球基地、利用月壤进行3D打印等都具有重要的实际意义。”吴福元表示。
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高效协同的集体攻关模式
吴福元将样品研究比作是行星科学上的王冠。但月壤样品平均粒径仅数微米，比人类发丝更为细微，对其开展精细化系统分析研究，技术壁垒高、实验要求严苛。
与此同时，月壤样品具备稀缺性、唯一性与不可再生性，每一次开启样品容器都可能造成不可逆的样品损耗。“每一次开封都格外谨慎，十分心疼来之不易的月球样品。”吴福元感慨道。
为抢抓独家样品带来的重大科学机遇、充分释放珍贵月壤样品的科研价值，地质地球所在嫦娥六号发射前一年便组建跨学科专项工作组，整合岩石学、地球化学、年代学、岩石物性等多领域精锐科研力量，开展体系化集中攻坚。2024年5月3日嫦娥六号发射当日，地质地球所在文昌航天发射场就地成立了一支嫦娥六号“突击队”，随后围绕嫦娥六号样品的研究课题做了多方面的详细设计。9月10日，在拿到嫦娥六号月壤样品后的第16天，各团队就已完成玄武岩年代、岩石学、地球化学、含水量、磁学、稀有气体等6篇研究论文的投稿。此后一年多的时间，团队围绕月背样品持续产出多项重大研究成果，并陆续发表在《自然》等国际知名学术期刊上，科研成果转化效率大幅领先国际同类深空采样任务。
吴福元认为我国月球样品研究产出一系列高水平原创性的成果，得益于有组织、体系化的科研团队集中攻关模式。基础科学的小众前沿问题，适合小型团队自主探索、自由创新；但面对国家级重大前沿课题研究，跨学科统筹、集中优势资源、协同一体攻坚，才能在短时间内突破技术瓶颈、产出具有原创性的重大成果。
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同时，阶段性成果集中迸发的背后，是数十年前瞻布局、代际接力攻关的厚积薄发。地质地球所自首任所长起就充分认识到，行星科学是未来固体地球科学的重要生长点，研究所数代地质科研工作者接续深耕，逐步搭建起自主可控、国际先进的实验分析平台与数据标定体系。在嫦娥五号、嫦娥六号样品的研究中，多年储备的核心技术迅速转化为科研战斗力，持续产出多项获得国际学界高度认可的原创成果，也为逐步构建起具备中国特色、自主知识体系的月球研究和行星研究学打下坚实基础。
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走出不同于西方的道路
“我们中国人在月球方面的研究，要走与西方不一样的道路。”吴福元说道。
在嫦娥五号、嫦娥六号任务落地之前，国际月球演化理论体系由西方国家依托月球正面样品数据构建成形。但中国科学院院士、中国月球探测工程首任首席科学家欧阳自远认为，美苏样品仅揭示了月球40亿至30亿年前的演化片段，而中国嫦娥五号与六号样品的研究，为月球演化的“残卷”补上了“晚年”与“童年”的空白，真正构建起完整的月球演化图谱。
吴福元认为，培育中国特色的月球研究学，要充分发挥我们在技术上的“后发”优势。首先，技术突破是关键支撑，可利用我国在仪器/载荷、地球化学分析、同位素定年等方面的技术积累，为快速产出成果奠定基础；其次，不能光跟着国外的研究热点走，还需依托我国样品优势，集中力量攻关，在月背研究上实现更多突破。“如果你一味地跟着别人走，或者都是解决别人剩下的问题，那科技创新上是大打折扣的。”吴福元说道。 此外，在目前基础上，应进一步结合物理学、工程学等多领域方法，加强跨学科融合。
嫦娥七号即将“奔月”，我们还需要了解些什么？
当前，我国行星科学研究已经起步，并日益得到国际关注。但培育中国特色的月球研究学，依然任重道远。吴福元认为，还需注重人才培养和国家级科研平台的建设。
行星科学是典型的交叉前沿学科，研究者既需要具备宏观的学术视野，又要掌握工程实操技术。吴福元在2018年推动将中国科学院大学（以下简称国科大）地球科学学院更名为地球与行星科学学院。2019年，国科大向教育部申请成立行星科学一级交叉学科并获批。学院确立“宏观视野+微观技术”双轮驱动培养模式，补齐传统地学教育重理论、轻工程、弱实操的短板，为中国行星科学研究持续输送复合型科研力量。
目前，国内多所高校、科研院所都在开展行星科学相关研究，但缺乏体系化的新兴科研平台支撑。少数几个规模有限的教学和科研平台，不能满足未来我国探月、探火、小行星探测等任务密集实施的需要。“对新兴科学发展来讲，需要有很好的规划，我们现在有很多事情要去做。”吴福元说道。
当前，我国行星科学发展路线图已经绘就：2030年前后实现载人登月，建立月球基地；2050年前后，载人飞船从月球基地飞向更远的行星，具备载人登火星能力。立足当下已取得的突破性成果和样品优势、我们需加快学科构建、人才培育和新兴技术平台建设，推动形成适配自身资源禀赋，引领全球深空探测的中国行星科学发展道路。
参考资料：
1.中央广播电视总台中国之声，《目标月球南极！嫦娥七号任务有哪些特殊之处》
2.人民日报，《嫦娥五号月壤样品研究成果发表70余项——85.48克月壤揭示奥秘何其多》
3.中国科学报，《月背“盲盒”开启背后，中国行星科学研究正在崛起》
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