把月壤交给无人装置
月球16号是苏联拉沃契金单位设计和管理的无人月球取样返回探测器，型号为Ye-8-5，飞行器编号406。它的目标要求航天器完成从地球出发、月面软着陆、钻取样品、月面起飞到地球回收的一整套操作。此前连续五次同类尝试没有成功，1970年的这次任务才把自动取样返回变成实际结果。
1970年9月12日13时25分52秒，月球16号由质子-K火箭和D级上面级发射，发射时航天器质量为5725千克。任务日期在这里指发射阶段；9月20日着陆、21日离月和24日地球回收，是随后发生的不同步骤。以下时刻采用资料所列的世界时。
参考：[1]
从绕月轨道降到丰富海
经过途中修正，探测器于9月17日进入约118.6×102.6千米的近圆绕月轨道。18日和19日的调整改变了轨道高度和倾角，为降落准备条件。下降时，多普勒着陆雷达与高度计参与控制，主发动机先减速，接近地面时由较小的发动机继续降低速度。
9月20日05时18分，探测器在丰富海东北部完成软着陆。这是一片月海玄武岩平原，当时公布的位置约为南纬0度41分、东经56度18分。着陆区光照不佳，寻找取样地点的摄影未获良好效果，但取样程序仍继续执行。着陆成功因此只是返回任务的中间环节，钻机、转移机构及上升装置还必须接力工作。
参考：[1]
35厘米钻孔与101克样品
着陆不到一小时后的06时03分，自动钻机开始进入月表。约七分钟后，钻进在35厘米深处停止。机械装置将取得的暗灰色松散月壤提起，沿弧线送向航天器顶部，再放入球形返回舱。整个过程把月表材料装进一个能够承受返航和再入的容器，代替了航天员用手采集与封装。
9月21日07时43分21秒，质量约512千克的上升级从月面起飞，使用伊萨耶夫设计单位研制的S5.61发动机。飞行器采用直接返回地球的路线，途中没有修正。24日05时26分，约34千克的返回舱在降落伞帮助下落到哈萨克斯坦杰兹卡兹甘东南约80千米处，带回101克月壤。它完成了人类第一次全自动月面样品回收。
毫克级材料怎样进入研究
样品返回后的价值来自实验室中可以反复检查的具体颗粒。美国戈达德航天飞行中心的贝文·弗伦奇参与了约翰·伍德领导、以史密松天体物理台为中心的矿物学和岩石学联合研究。他取得的材料已制成带编号的抛光薄片，并附有为颗粒定位的照片。
弗伦奇详细检查四张薄片中约一千个颗粒，粒径一般为50—200微米，总量仅约5—10毫克。他采用透射光和反射光岩相显微观察，并以少量电子探针分析核对矿物身份及玻璃的化学差异。样品由岩石、矿物、玻璃以及这些成分组成的微角砾岩构成；不同颗粒的形态和内部结构，比笼统称它们为月球尘土提供了更多信息。
参考：[2]
丰富海保存的撞击记录
这项研究发现，所检查颗粒中约1%—2%呈现可辨认的岩石或矿物冲击变形，冲击产生的玻璃及含玻璃角砾岩则占约70%—80%。这些比例描述的是该研究检查的颗粒，反映出月壤经历破碎、熔融和重新混合的过程。其特征与阿波罗样品中的冲击作用相近，使丰富海成为检验月表长期陨石轰击的重要新地点。
玄武岩材料占优势，支持当地基岩为玄武岩熔岩的解释；较少见、受冲击较强的富长石材料，可能来自邻近高地或深挖月壳的撞击坑。弗伦奇也指出，个别熔融后快速冷却的颗粒，仍难仅凭形态区分撞击与火山成因。月球16号的成果因而同时包括一种成功的无人运输方法，以及一组能与其他着陆区对照、又保留具体地质疑问的实物证据。
参考：[2]