△图4. 宇航服上粘满月尘的阿波罗宇航员（NASA）
月表重力仅是地球重力的1/6，而且月壤颗粒的电磁性发生了改变，因此月壤的粘附力很强，宇航员出舱进行科学考察时，全身极易粘满月壤颗粒（图4）。这些月壤颗粒虽然极微细，却像刀尖一样锐利，很可能给宇航员的安全带来重大威胁。
因此，对月壤的认识和研究是月球探测，以及未来建立月球基地、利用月球等不可或缺的基础。
月壤还是未来月球资源的首选利用对象
除了对探月工程意义重大，月壤本身就是一种宝贵的资源。
我国已经成功实施了月球探测“绕、落、回”三步曲的前两步，今年即将完成第三步。下一阶段月球探测的新趋势，就是从相对单纯的“科学探测”向“科学与应用并重”转变，月球资源利用已成为预先研究的重要内容。
需要在月球上开采、带回地球的资源很少，最重要的是氦-3。氦-3是未来核聚变的可选燃料之一，但地球上的氦气主要是放射性元素铀、钍衰变产生的氦-4。氦-3主要存在于太阳，通过太阳风注入到月壤中（地球的磁场保护了地球，但同时也挡掉了氦-3）。因此，未来有可能从月壤中提取氦-3，带回地球供核聚变使用。
我国一直在论证嫦娥四期任务，计划在月球上建一个“基本款”科研站。月球是一个巨大无比的天然空间站，是人类深空探测的前哨站。月球资源将更多被应用于未来月球基地本身的构建和运行。例如，未来可以采用3D打印技术，利用月壤修建月球基地；从月壤中提取太阳风注入的氢，通过与钛铁矿反应生成水和金属铁；从月球南北二极永久阴影区提取凝结在月壤中的水冰等。这些重要的资源都富集在月壤中。另外，一些重要的矿物资源（如钛铁矿），从月壤中分选提取是最为经济可行的方案，能够避免开采和破碎坚硬岩石的巨大消耗。
△图5. 科幻电影中的月球基地（图片来源：《2001太空漫游》）
月壤是本书，藏着太阳、地球和月球的秘密
研究月壤的意义不止于此。
月壤中藏着太阳的秘密。由于月壤一直受到太阳的辐射，太阳的物质以太阳风的形式被注入到月壤颗粒得到保存。因此，从月壤颗粒可以提取、并分析太阳的样品。完整的月壤剖面，记录了长达30多亿年的太阳辐射历史和注入的太阳物质。
月壤中还藏着地球的秘密。月球自形成以来，一直在不断远离地球。在地质历史早期，月球远比今天更靠近地球。除了太阳风之外，月球还一直被地球风吹拂着，特别是在更早的30多亿年前。因此，月球正面的月壤还注入了来自古老地球的大气物质。科学家提出，通过比较月球正面和背面的月壤，可以识别出来自地球大气的成分，研究30多亿年前地球大气的组成和地球磁场(Ozima, et al, 2005; Wei, et al, 2020)。
最后，月壤中当然还藏着月球本身的秘密。月球表面不断受到陨石的撞击，溅射起来的物质一层一层堆积在月球表面。因此，月壤剖面记录了30多亿年以来的陨石撞击历史，而且，这段记录同样也适用于地球。与地球相比，月球是一台完美的记录仪，保存了地球-月球区域最完整的陨石撞击历史。相反，地球上的绝大部分陨石坑都被地质作用擦除了，在地球表面发现的陨石坑仅有170多个。
如果没有返回地球的样品，我们如何研究月壤？
返回月壤样品的量并不多，如果没有样品，我们还能研究月壤吗？
当然可以。
以我国的探月任务为例，嫦娥四号就带来了关于月壤的新发现。
△图6. 嫦娥四号着陆区(Zhang, et al, 2020)
嫦娥四号的着陆区位于月球南极-艾肯盆地中的冯·卡门撞击坑（图6）。南极-艾肯盆地直径约2500公里，深达13公里，打开了一扇月球内部的窗口，从而可以直接探测月球内部的物质组成。
月球车玉兔二号携带了3台重要的仪器——全景相机、探月雷达、成像光谱仪，开展了多方面科学探测，得到了大量数据。科学家根据这些数据，获得了对月球内部物质组成、早期撞击历史、岩浆喷发历史、以及月壤形成机制和太空风化特性等新的认识。
利用全景相机，科学家们获得了着陆区和巡视路线上的高分辨立体影像图。与嫦娥四号着陆区多石块的表面相比，冯·卡门撞击坑表面几乎没有石块。说明这里月壤的形成经过了很长的时间，原有的石块都被砸碎了。
探月雷达向下发射了2束电磁波，根据回波信号获得月表下的信息。频率高的一束用于探测月壤的精细结构，但能探测的深度较浅（约50米）；频率低的一束用于探测月壤下面的物质和结构，探测深度约500多米。
△图7.雷达高频信号剖面(Zhang, et al, 2020)
高频雷达信号表明，这里的月壤很厚，达到了12米。作为对比，由于技术能力的限制，阿波罗计划月壤钻机只能钻取到2米左右，远比实际月壤厚度要浅。在嫦娥4号着陆区，月壤之下是从撞击坑溅射过来堆积成厚约22米的角砾岩层（图7）。
结合区域影像，雷达探测结果清晰显示，玉兔二号行走路线上的月壤主要是从冯·卡门撞击坑东北角的芬森坑抛射过来的，并不是由下面的玄武岩破碎形成。
