由中国地质调查局地质研究所北京离子探针中心刘敦一研究员和地质所海外高级访问学者澳大利亚科廷大学Alexander Nemchin教授领衔的研究团队在嫦娥五号返回月球样品研究方面取得重大进展，证明月球在19.6亿年前仍存在岩浆活动，使目前已知的月球地质寿命“延长”了10亿年，为完善月球演化历史供了关键科学证据。北京时间10月8日凌晨，国际顶级学术期刊《科学》（Science）在线发表了相关研究论文“嫦娥五号年轻玄武岩的年代与成分”。这是以嫦娥五号返回样品为研究对象发表的首篇学术成果，刘敦一研究员与Alexander Nemchin教授为论文共同通讯作者，车晓超博士为论文第一作者。

自美国和苏联分别执行“阿波罗（Apollo）”和“月球（Luna）”月球探测任务以来，在对这些样品进行长达52年的科学研究后，人类对月球的地质演化历史有了更清晰的认识，但月球的岩浆作用在何时停止，即月球在地质意义上何时死亡，这一月球演化历史研究中的重大科学问题仍未得到解决。此前发现月球最年轻的岩浆活动约为29亿年。此次嫦娥五号采样位置设计在了月表最年轻的月海玄武岩区域，所采集的样品应含有年轻的月球玄武岩，全世界科学家都满怀希望，期待从嫦娥五号样品研究中获得更年轻的岩浆事件结果，以完善月球岩浆演化历史。

中国地质调查局地质研究所北京离子探针中心团队在今年7月获得嫦娥五号样品后，立即着手对样品中的岩石和矿物进行了密集、高强度的元素和同位素分析工作，并在此基础上开展了系统的年代测定，研究团队中国内外成员实时远程讨论，用详尽的微区原位高分辨率二次离子质谱（SHRIMP）定年数据和坚实的岩石矿物地球化学数据，证明月球直至19.6亿年前仍存在岩浆活动，使目前已知的月球地质寿命“延长”了10亿年。

北京离子探针中心被国外同行赞誉为“世界著名地质年代学研究平台，世界上运行最成功的实验室之一”。中心刘敦一研究员团队自2007年起便与国际知名学者合作开展月球样品研究，凭借高灵敏度、高分辨率二次离子质谱（SHRIMP）的技术优势，在国内率先完成了阿波罗（Apollo）12、14和17号样品的分析研究工作，揭示出月球早期存在多起重大天体撞击事件，为解决月球岩浆演化和撞击历史两个关键科学问题作出了重大贡献。

世界地球日的由来

世界地球日是一个专为世界环境保护而设立的节日，最早由美国人盖洛德·尼尔森和丹尼斯·海斯在1970年发起。经过近半个世纪的发展，世界地球日已成为一个具有全球影响力的节日，并在2009年正式被联合国纳入国际节日。

第一个地球日是1970年4月22日，当时只是美国范围内的一项社区性活动。由于这一时期美国正是个多事之秋，光纤织物被发明了出来，“阿波罗13号”的悲剧导致登月计划失败，南卡罗来纳州萨瓦那河附近一家核工厂发生泄漏事故，当时的美国人，终日呼吸着豪华轿车的含铅尾气。工厂肆无忌惮地排放着浓烟和污水，却从不担心会被起诉或者是受到舆论的谴责。“环保人士”凤毛麟角，他们只是列在字典里的单词，却很少能够被人所重视。

就是在这样的背景下，第一个“地球日”取得了非常大的成功，近2000万人参加了当天的游行和演讲会，美国国会也在这一天休会。

地球是人类的共同家园，世界地球日活动旨在唤起人类爱护地球、保护家园的意识，促进资源开发与环境保护的协调发展。

有资料表明，自1860年有气象仪器观测记录以来，全球年平均温度升高了0.6摄氏度，最暖的13个年份均出现在1983年以后。20世纪80年代，全球每年受灾害影响的人数平均为1.47亿，而到了20世纪90年代，这一数字上升到2.11亿。目前世界上约有40%的人口严重缺水，如果这一趋势得不到遏制，在30年内，全球55%以上的人口将面临水荒。自然环境的恶化也严重威胁着地球上的野生物种。如今全球12%的鸟类和1/4的哺乳动物濒临灭绝，而过度捕捞已导致1/3的鱼类资源枯竭。

世界地球日进入中国民众的视野正是在1990年。1990年4月21日，时任国务院总理李鹏通过电视发表了关于环境问题的讲话，中央电视台也播放了“只有一个地球”的专题报道。此后，每年的世界地球日都会确定一个主题，用以进行相关的纪念和宣传活动。2018年，我国确定的“世界地球日”主题为“珍惜自然资源 呵护美丽国土——讲好我们的地球故事”，意在引导社会大众树立“绿水青山就是金山银山”和“人与自然和谐共生”的理念的目的。

世界地球日我们应做些什么

世界地球日是一项世界性的公益活动，过去几十年间，为了保护地球，世界各地的环保人士发起了很多公益活动倡导人类爱护我们共同的家园。比如每年3月最后一个星期六的“熄灯一小时”活动，已经吸引了全球越来越多的环保人士和机构参加进来。

地球只有一个，保护地球从我做起、从小事做起！具体来说，我们都能做些什么来保护地球呢？

●绿色出行

自行车无疑是当下最流行、最环保的交通工具，如果你准备出行且路程不远的话，就请不要乘坐私家车和公共汽车了，我们来一个环保出行，骑着自行车，穿梭于城市中，还可以锻炼身体。如果路程很远的话，我们乘坐公共汽车就可以了。

●拒绝使用塑料袋

检查一下家中的餐具，购物袋等生活用品是不是塑料或纸质材料制成的，塑料材质不易分解，纸质产品则是一次性的，同样带来了环境污染。

●节约用水

节约用水是我们可以身体力行的。举个简单的例子，冲水马桶是家庭用水的重点设备，过去很多家庭把废水直接排掉，如今很多人开始存留废水用来冲马桶。

●充分利用白纸，使用再生纸

广大办公室一族，可以把用过一面的纸翻过来做草稿纸、便条纸。拒绝接受那些随处散发的宣传物，制造这些宣传物既会大量浪费纸张，又会因为随处散发、张贴而破坏市容卫生。

再生纸是用回收的废纸生产的，一吨废纸=800千克再生纸=17棵大树。在很多国家使用再生纸已经成为时尚，人们以出示印有“再生纸制造”的名片为荣耀，以表明自己的环境意识和文明教养。

●参与植树

参加领养树的活动，在树上挂一个小牌，写上你的名字，定期给它浇水、培土，照料它成长，让它成为你家庭的一员。

印度加尔各答农业大学德斯教授就曾对一棵树的生态价值进行了计算：一棵50年树龄的树，产生氧气的价值约31200美元，吸收有毒气体、防止大气污染价值约62500美元，增加土壤肥力价值约31200美元，涵养水源价值37500美元，为鸟类及其他动物提供繁衍场所价值约31250美元，产生蛋白质价值2500美元。除去花、果实和木材价值，总计创值约196000美元。

历年世界地球日活动主题

1974年 只有一个地球

1975年 人类居住

1976年 水：生命的重要源泉

1977年 关注臭氧层破坏、水土流失、土壤退化和滥伐森林

1978年 没有破坏的发展

1979年 为了儿童和未来——没有破坏的发展

1980年 新的10年，新的挑战——没有破坏的发展

1981年 保护地下水和人类食物链；防治有毒化学品污染

1982年 纪念斯德哥尔摩人类环境会议10周年——提高环境意识

1983年 管理和处置有害废弃物；防治酸雨破坏和提高能源利用率

1984年 沙漠化

1985年 青年、人口、环境

1986年 环境与和平

1987年 环境与居住

1988年 保护环境、持续发展、公众参与

1989年 警惕，全球变暖！

1990年 儿童与环境

1991年 资源、环境与人类生存

1992年 保护地球、资源与环境

1993年 保护地球、资源与环境

1994年 节约资源 保护环境

1995年 拯救地球

1996年 认识地球，热爱地球，保护地球，珍惜资源，造福人类

1997年 保护地球资源与环境

1998年 海洋地质与人类

1999年 防治地质灾害

2000年 2000年地球日——中国行动

2001年 地质遗产保护

2002年 善待地球

2003年 生命之水

2004年 善待地球，科学发展

2005年 善待地球——科学发展，构建和谐

2006年 善待地球——珍惜资源，持续发展

2007年 善待地球——从节约资源做起

2008年 认识地球 和谐发展

2009年 认识地球 保障发展——了解我们的家园深部

2010年 珍惜地球资源 转变发展方式 倡导低碳生活

2011年 珍惜地球资源 转变发展方式

2012年 珍惜地球资源 转变发展方式——推进找矿突破 保障科学发展

2013年 珍惜地球资源 转变发展方式——促进生态文明 共建美丽中国

2014年 珍惜地球资源 转变发展方式——节约集约利用国土资源共同保护自然生态空间

2015年 珍惜地球资源 转变发展方式——提高资源利用效率

2016年 节约集约利用资源，倡导绿色简约生活

2017年 节约集约利用资源 倡导绿色简约生活——讲好我们的地球故事

2018年 珍惜自然资源 呵护美丽国土——讲好我们的地球故事

各国如何纪念世界地球日

美国

美国是世界地球日的发源地，庆祝世界地球日的传统由来已久。美国民众对于庆祝地球日的热情也较高，庆祝活动大多由民众自发组织，各大企业也会在这一天推出相关的纪念活动。

美国大众常常在世界地球日上街游行。在这一天，人们会穿着环保材料制作的服装、展示环保相关的生活用品，在大街上跳舞、播放音乐，以此来吸引社会各界的注意，宣传环境保护的理念。

美国的各大企业也会通过不同的方式来展现自己对世界地球日的重视。苹果公司就曾发起“Apps for Earth”的活动，旨在宣传和响应世界自然基金会关注的生物环境问题。世界地球日当天，美国所有苹果零售店的苹果标识都换上了绿叶，店员也都换上了绿色T恤。迪士尼公司也曾拍摄过一部名为《熊世界》的自然纪录片，并将其部分票房捐赠给了自然保育基金。

日本

日本是一个环保大国，无论是日本政府还是日本民众，对环保都十分重视。除了世界地球日，日本还有一些特有的环保性节日。

世界地球日在日本颇受欢迎。日本东京代代木公园曾在2012年举行了以“善待地球，倡导绿色发展”为主题的纪念活动。日本310多家企业和协会组织在公园内摆摊设点，宣传环保理念，推介环保产品，“日本小姐”前田智子也到场宣传。该活动吸引了众多东京市民参与。

此外，日本还将每年的7月7日定为“清凉地球日”。日本政府号召人们在这一天熄灯断电，关掉空调，走到室外纳凉，节约电力资源。在这一天，东京铁塔等地标建筑的装饰灯光会被关闭，一些日本官员和明星还会穿着传统服饰，到活动现场分享节电心得。

印度

印度的环境问题十分严重。据世界银行统计，每年环境退化给印度增加的发展成本是800亿美元，相当于其一年GDP的5.7%。因此，印度政府对环境保护高度重视。

2010年，在世界地球日迎来40周年之际，印度政府与“地球日网络”组织联手，制定了一项名为“印度计划”的环境保护项目。该项目计划通过开展环境教育、建立女性环保领导小组、培训环保专业人才等手段，在印度推广环保计划。

此外，“地球日网络”还在每年的地球日当天开展各种活动，邀请印度社会各个阶层参与。印度政府和“地球日网络”组织通过纪念音乐会、社区服务和植树计划等，让印度民众了解环保对于这个国家的紧迫性。

巴西

巴西的自然资源非常丰富，但随着经济的发展，巴西的环境受到了严重的破坏。为此，巴西政府也一直在努力提倡环保，改善巴西的自然环境。

2009年地球日被联合国正式纳入国际节日，当时的巴西政府在全国中小学内开展了各类宣传活动。巴西政府通过开展一系列图片展、教育讲座等向中小学生宣传环保知识，同时还让环保警察走进中小学，讲述各种环保案例。此外，巴西环保部门还通过广播向学生宣传环保知识。

巴西还曾利用足球比赛来宣传保护环境的重要性。世界自然基金会曾经在一场足球比赛中加入特效，使足球场的绿茵地在4分钟内从绿色变成棕色。此举使得巴西民众加强了对环境保护的关注，世界自然基金会网站的浏览量提升了73%。

由中国地质调查局地质研究所北京离子探针中心刘敦一研究员和地质所海外高级访问学者澳大利亚科廷大学Alexander Nemchin教授领衔的研究团队在嫦娥五号返回月球样品研究方面取得重大进展，证明月球在19.6亿年前仍存在岩浆活动，使目前已知的月球地质寿命“延长”了10亿年，为完善月球演化历史提供了关键科学证据。北京时间10月8日凌晨，国际顶级学术期刊《科学》（Science）在线发表了相关研究论文“嫦娥五号年轻玄武岩的年代与成分”。这是以嫦娥五号返回样品为研究对象发表的首篇学术成果，刘敦一研究员与Alexander Nemchin教授为论文共同通讯作者，车晓超博士为论文第一作者。

自美国和苏联分别执行“阿波罗（Apollo）”和“月球（Luna）”月球探测任务以来，在对这些样品进行长达52年的科学研究后，人类对月球的地质演化历史有了更清晰的认识，但月球的岩浆作用在何时停止，即月球在地质意义上何时死亡，这一月球演化历史研究中的重大科学问题仍未得到解决。此前发现月球最年轻的岩浆活动约为29亿年。此次嫦娥五号采样位置设计在了月表最年轻的月海玄武岩区域，所采集的样品应含有年轻的月球玄武岩，全世界科学家都满怀希望，期待从嫦娥五号样品研究中获得更年轻的岩浆事件结果，以完善月球岩浆演化历史。

中国地质调查局地质研究所北京离子探针中心团队在今年7月获得嫦娥五号样品后，立即着手对样品中的岩石和矿物进行了密集、高强度的元素和同位素分析工作，并在此基础上开展了系统的年代测定，研究团队中国内外成员实时远程讨论，用详尽的微区原位高分辨率二次离子质谱（SHRIMP）定年数据和坚实的岩石矿物地球化学数据，证明月球直至19.6亿年前仍存在岩浆活动，使目前已知的月球地质寿命“延长”了10亿年。

北京离子探针中心被国外同行赞誉为“世界著名地质年代学研究平台，世界上运行最成功的实验室之一”。中心刘敦一研究员团队自2007年起便与国际知名学者合作开展月球样品研究，凭借高灵敏度、高分辨率二次离子质谱（SHRIMP）的技术优势，在国内率先完成了阿波罗（Apollo）12、14和17号样品的分析研究工作，揭示出月球早期存在多起重大天体撞击事件，为解决月球岩浆演化和撞击历史两个关键科学问题作出了重大贡献。

北京时间12月6日5时42分，嫦娥五号上升器成功与轨道器和返回器组合体交会对接，并于6时12分将样品容器安全转移至返回器中。这是嫦娥五号首次月球“挖土”并“打包”带回地球，它的一系列操作中也有行星地质学家的智慧与汗水——

嫦娥五号探测器实施动力下降并成功着陆，将在预选区域开展月面采样工作 图片来源：国家航天局

肖龙（右）在北京航天飞行控制中心工作现场

此次嫦娥五号迈出中国探月工程“绕、落、回”的关键一步，实现月面自动采样并成功返回，是我国探月工程最复杂、难度最大的任务之一。而早在10年前，中国地质大学（武汉）肖龙教授团队、段隆臣教授团队和李大佛教授团队就接受任务，为嫦娥系列任务研制模拟月壤、绘制采样点地质地貌地图，研究采用何种型号钻头、使用何种钻探方法取样……

研制模拟月壤，助力月面钻探取样

月面采样能否成功的关键因素之一，是要了解月壤的性质，并研制出与实际月壤性质较为相似的模拟月壤，用于采样工程技术验证。从2011年开始，中国地质大学（武汉）行星科学研究所肖龙教授和他的团队就开始着手为嫦娥系列任务研制可供实验的月球土壤样本。在肖龙的实验室兼办公室，桌面上摆放最多的就是各种类型的模拟月壤，这也记录了他们团队10年的奋斗历程。

由于缺乏真实样本数据，他们只能用有限的陨石和遥感数据反复进行分析，用不同的材料进行配比尝试。为保障模拟月壤的高仿逼真，肖龙带领团队调研了“阿波罗载人登月计划”采集的月壤样品性质，获得了实际月壤的相关参数，以及随深度变化的月壤剖面结构。团队根据实际月壤的可能状态和月面低重力的工作环境，选取了不同类型的玄武岩、火山灰、斜长岩、钛粉等数十种与月壤性质较为相似的地球岩石和矿物，选择特定的工艺，对岩石进行破碎加工，制造出颗粒形态和成分等都与实际月壤相似的原料，进而将不同粒度的原料进行配比。

经过大量试验和迭代，团队成员研制了不同密度、不同级配、不同成分等10多个系列的模拟月壤，被工程单位用作地面钻探试验，确定各项钻探参数，再根据这些参数设定月面钻探取样的工作模式。

肖龙介绍，为嫦娥系列任务研制模拟月壤的10年来，其团队总共为工程单位提供了近100吨模拟月壤；共研发出60多个种类的模拟月壤，经过反复筛选，其中10多种被最终确认为试验用月球土壤。近几年，他们还研制了用于材料加工（如3D打印）的模拟月壤，以及模拟火星土壤等，为月球基地建设、火星探测、地外资源利用等提供支撑。

绘制大比例尺月球地质图，为“嫦娥”指路

如同打仗需要战场地形图一样，嫦娥五号降落月表同样需要一份详细适用的地图。只有廓清落点的地质地貌，才能确保嫦娥落月的安全。因为涉及月面取土作业，这份地图还必须涵盖落点附近的地质构造，以满足嫦娥五号的工作需求。

据了解，嫦娥五号预选着陆区东西长约450公里、南北宽约120公里，总面积约5.5万平方千米。这么大面积的月海地形地貌图如何绘制？作为采样点选址的一项关键工作，肖龙教授带领团队在结合以往国内外月球地质填图资料和填图规范的基础上，建立了利用多源遥感数据开展月球地质填图的方法和流程，包括落月点地形地貌、石块分布、月壤厚度以及撞击坑统计定年；并采用高程数据计算预选着陆区山体阴影、坡度，月海的地形特征和玄武岩厚度；采用多光谱数据反演铁钛含量、计算光学成熟度、合成假彩色影像和月壤粒度。

经过10年努力，肖龙教授带领团队顺利完成并提交了《嫦娥五号预选着陆区1∶25万地质图》，基本查明了嫦娥五号预选着陆区的地质框架和地质事件序列，为嫦娥五号着陆提供了大比例尺月球地质图。该地质填图成果为探月工程提供了基础地质支撑，通过对月海玄武岩物质成分、玄武岩喷发历史和撞击坑等着陆区域专题研究，确定了地层切割关系、成分和矿物组成，厘清了该区域的地质演化历史。

“《嫦娥五号预选着陆区1∶25万地质图》完全覆盖嫦娥五号预选着陆区，弥补了预选着陆区没有大比例尺月球地质图的空白，是我国嫦娥五号任务重要的参考资料。该地质图表现了预选着陆区范围内各种地形、地貌、地质信息，以及主要地质单元的分布、年龄、岩性、化学成分、矿物组成等特征。丰富翔实的地质图面内容可以为嫦娥五号任务选择一个样品价值最为丰富、实施难度适中的着陆点提供依据。同时，也为返回样品的研究提供了不可或缺的地质背景信息。”肖龙介绍说。

作为嫦娥五号钻取子系统飞控专家组成员，肖龙还参与了嫦娥五号科学目标的论证和采样点的选址工作。

北京时间12月1日23时11分，嫦娥五号在月球正面西经51.8度、北纬43.1度附近成功着陆。着陆点位于月球正面风暴洋的吕姆克山脉以北地区，这是中国探测器第三次在月球实现软着陆，也是人类探测器首次踏足这一领域。为什么选择在此处采样？

肖龙表示，着陆点的选址最主要考虑两点，一是工程的安全性，二是要有重要的科学价值。工程方面，主要考虑地形、地貌、坡度、光照和通信条件等因素；科学方面，重点考虑在月球科学中的价值，能否为回答月球科学问题提供关键样本。着陆点要远离以往着陆采样区，还要有与以往不一样的样品，能够回答以往没有解决的科学问题。吕姆克山区域有月球上最年轻的火山岩，样品的研究意义很大。

设计螺旋钻进方案，破解钻头散热难题

钻取月壤的钻头要钻进月表2米深，而月球上没有空气和水，那么，高速旋转下的钻头该如何散热？中国地质大学（武汉）段隆臣教授团队和李大佛教授团队参加了部分钻探方案设计和钻探模拟试验等工作。

段隆臣介绍，月球钻探与地球钻探的最大不同是环境不一样。有利的是，月球引力只有地球引力的1/6，机械设备消耗的功率较小；不利的是，月球上是真空环境，重力环境也发生改变。此外，在地球环境下，钻头钻进往往会使用冷却液，给钻头降温才能继续工作，而月球上没有空气和水，钻头在高速运转中产生的高温无法散热，必然影响钻头工作。

段隆臣带领团队经过理论计算，确定了在月球上钻探2米需要的动力储备，并通过低密度的月壤模拟低重力效果，经过反复尝试，最终选定螺旋钻进方案。在钻头的选取上，李大佛教授团队也进行了很多有益尝试。

“钻头钻进后，月壤的一部分会由钻头的螺旋叶片带出，另一部分月壤通过空芯钻杆带回地球。”段隆臣团队成员高辉介绍了钻取月壤钻头的工作原理：螺旋叶片带出月表的月壤可以有效降低钻头的温度，不需要再进行冷却也能确保钻头正常工作。

高辉介绍，嫦娥五号的取土作业采用机械臂表取和钻具钻取两种方式进行，其中表取1.5千克、钻取0.5千克。表取由机械臂采用挖、夹、铲等动作完成，表取的机械臂相当于机械手，非常灵活，配合计算机视觉系统，可以实现自由抓取。

月球样品成功返回后，中国地质大学（武汉）将积极申请样品，开展相关研究工作。“月壤样品宝贵，成分非常复杂，需要系统开展研究，包括月壤颗粒粒度、岩石矿物组成、年代学、元素和同位素组成等。通过系统的研究，可以获得有关对月球火山活动历史、月幔物质组成、月球热历史等方面的新认识。这些工作将由多个单位共同完成。”肖龙说。