做了10年“仿月壤” 現(xiàn)在他們要看看正品如何“造”出來(lái)
◎本報(bào)記者 吳純新
汪在聰教授展示月壤樣品
王俊芳攝
走近月壤研究④
月球環(huán)境沒(méi)有空氣流通，沒(méi)有風(fēng)霜雪雨，其背面也無(wú)遮擋，猶如一臺(tái)巨大的望遠(yuǎn)鏡，記錄著超新星噴射物的成分和著陸時(shí)間。因此，通過(guò)測(cè)量月球不同深度超新星相關(guān)核素含量，可以追蹤近地超新星爆發(fā)歷史。
夏末秋初，200毫克的月球科研樣品來(lái)到了中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）的實(shí)驗(yàn)室，令科研人員如獲至寶，興奮不已。
“這些樣品太珍貴了，或?qū)槲覀兊难芯繋?lái)很多新的突破?！敝袊?guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）地球科學(xué)學(xué)院教授汪在聰如是說(shuō)，月球科研樣品到達(dá)的當(dāng)天，他們便順利進(jìn)行了第一次無(wú)損實(shí)驗(yàn)，測(cè)試了月壤的某種物理特性。
月壤的成分是什么？研究月壤的意義和價(jià)值何在？“年輕”的月球科研樣品將為我國(guó)月球研究提供哪些重要信息？科研人員希望在隨即開(kāi)展的后續(xù)研究中找到答案。
“年輕”的月壤科學(xué)價(jià)值重大
“阿波羅時(shí)代獲得的月球樣品絕大多數(shù)是距今30多億年前的古老樣品。而我國(guó)嫦娥五號(hào)此次取回的月球樣品，很可能非常'年輕’（距今10億余年）?！蓖粼诼敱硎?，這是人類(lèi)第二次獲得直接的月球科研樣品，對(duì)刻畫(huà)月球深部過(guò)程和演化歷史具有重大的科學(xué)價(jià)值。
為保護(hù)好珍貴的月球科研樣品，汪在聰和同事剛領(lǐng)取到樣品，便立即對(duì)其進(jìn)行塑封保存，同時(shí)在密封箱內(nèi)放置足夠的干燥劑，防止空氣中的水分對(duì)樣品造成影響。
汪在聰介紹，200毫克月球樣品將按正常程序，經(jīng)過(guò)無(wú)損、少損、有損的分析過(guò)程展開(kāi)研究，以保證最大的科研產(chǎn)出。
“月壤包羅萬(wàn)象，有極大的研究?jī)r(jià)值，所以必須在實(shí)驗(yàn)室顯微鏡下進(jìn)行詳細(xì)的觀察?！蓖粼诼斦f(shuō)，此次申領(lǐng)的月壤樣品和美國(guó)阿波羅號(hào)帶回的月壤樣品不一樣，粒度非常細(xì)小，平均直徑約20至30微米，遠(yuǎn)比人類(lèi)頭發(fā)絲細(xì)得多，僅憑肉眼根本看不見(jiàn)月壤顆粒。
汪在聰團(tuán)隊(duì)主要從兩大方向開(kāi)展研究：一是月球表面遭受過(guò)很多次隕石撞擊，也會(huì)受到太空風(fēng)暴影響，可以通過(guò)樣品研究月壤的形成和改造過(guò)程；同時(shí)，還可以通過(guò)成分和微區(qū)分析，探尋月球的巖漿過(guò)程和月幔演化歷史，這是全世界都關(guān)心的問(wèn)題。
此次樣品中，50毫克月壤可用于有損研究?！拔覀兿胙芯吭氯赖钠骄煞?，就需要進(jìn)行破壞性研究，取得最大化的科研價(jià)值。”他說(shuō)，以前用遙感的方法和間接手段推測(cè)的月壤成分不太準(zhǔn)確，現(xiàn)在依據(jù)嫦娥五號(hào)帶回的樣品，可以和以往數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，弄清楚月壤的成分到底是什么。
“我們學(xué)校的很多老師都在做相關(guān)研究，有了自己的樣品，就有了更多更好的研究機(jī)會(huì)?！蓖粼诼斦f(shuō)，該校組織科研隊(duì)伍，做好詳細(xì)研究方案，盡量做到樣品低損耗，盡可能地獲得更多的科研信息。
模擬月壤十載終見(jiàn)真容
在中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，記者看到了像黑色沙土一般的月壤，只不過(guò)相比地球上的沙土，它們的顆粒更細(xì)。
對(duì)嫦娥五號(hào)鉆取子系統(tǒng)飛控專家組成員、中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）地球科學(xué)學(xué)院肖龍教授而言，月壤既熟悉又陌生。
“我們?yōu)殒隙鹣盗腥蝿?wù)研制模擬月壤近10年，總共為工程單位提供近100噸的模擬月壤?！毙堈f(shuō)，知曉月壤性質(zhì)，是月面采樣能否成功的關(guān)鍵因素之一，所以需要研制出與月壤性質(zhì)相似的模擬月壤，用于采樣工程技術(shù)驗(yàn)證。
肖龍介紹，他所在的團(tuán)隊(duì)從2009年開(kāi)始做模擬采樣。從預(yù)選著陸區(qū)地質(zhì)分析，到在地球上尋找類(lèi)似的巖石類(lèi)型，進(jìn)行后續(xù)模擬研制，其間遇到了很多挑戰(zhàn)?！拔覀冞M(jìn)行了上千次實(shí)驗(yàn)，失敗了很多次，但最終在2017年完成了所有工作?！彼f(shuō)。
肖龍說(shuō)，嫦娥五號(hào)采取兩種采樣方式，即機(jī)械臂表取和鉆具鉆取，互為備份。樣本預(yù)期總質(zhì)量約為2公斤，其中鉆取0.5公斤，表取1.5公斤，實(shí)際取樣質(zhì)量為1731克。
“對(duì)月壤的認(rèn)識(shí)和研究是月球科學(xué)探測(cè)，以及未來(lái)建立月球基地、利用月球資源等不可或缺的基礎(chǔ)。”肖龍直言。
值得自豪的是，嫦娥五號(hào)在月球正面最大的月海風(fēng)暴洋北部呂姆克山脈附近著陸，這是其他國(guó)家的探測(cè)器從來(lái)沒(méi)有到訪過(guò)的地方。
在肖龍看來(lái)，著陸點(diǎn)遠(yuǎn)離以往著陸采樣區(qū)，能夠回答以往沒(méi)有解決的科學(xué)問(wèn)題，呂姆克山區(qū)域有月球上最“年輕”的火山巖，此處的月壤樣品研究意義重大。
從登月取壤，到分“土”研究，肖龍感慨，深空研究是綜合國(guó)力的見(jiàn)證，湖北科研工作者們期待從200毫克的樣品中，早日獲得創(chuàng)新性的科研成果，收獲更多驚喜。
汪在聰認(rèn)為，這是我國(guó)首次從月球表面鉆取樣品返回，是我國(guó)科技實(shí)力的體現(xiàn)，對(duì)我們的科研更是難得的機(jī)遇。
或?qū)⒔沂驹虑蚱鹪粗i
長(zhǎng)期以來(lái)，人類(lèi)對(duì)月球的起源十分關(guān)注，存在分裂說(shuō)、俘獲說(shuō)、碰撞說(shuō)等多個(gè)學(xué)說(shuō)，國(guó)內(nèi)外科學(xué)家莫衷一是。
汪在聰說(shuō)，科研人員可以通過(guò)月壤研究揭示月球隱含的科學(xué)秘密。
汪在聰認(rèn)為，對(duì)本次獲得的月壤樣品進(jìn)行同位素含量分析，特別是長(zhǎng)壽命放射性核素含量分析，可以獲得月球土壤同位素組分及其形成年代，推測(cè)月球的演化進(jìn)程，為研究月球起源提供關(guān)鍵數(shù)據(jù)支撐。
“我們有明確的科研目標(biāo)?！蓖粼诼斦f(shuō)，依托該校地質(zhì)過(guò)程與礦產(chǎn)資源國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室和行星科學(xué)研究所，研究團(tuán)隊(duì)能夠做好此次科研任務(wù)。
此外，研究月壤還有其他行星科學(xué)研究?jī)r(jià)值。月球環(huán)境沒(méi)有空氣流通，沒(méi)有風(fēng)霜雪雨，其背面也無(wú)遮擋，猶如一臺(tái)巨大的望遠(yuǎn)鏡，記錄著超新星噴射物的成分和著陸時(shí)間。因此，通過(guò)測(cè)量月球不同深度超新星相關(guān)核素含量，可以追蹤近地超新星爆發(fā)歷史。
據(jù)介紹，中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）行星科學(xué)研究所成立十余年，致力于月球和行星科學(xué)研究的前沿科學(xué)問(wèn)題。
汪在聰表示，深空探測(cè)是國(guó)家綜合實(shí)力的體現(xiàn)，也是行星科學(xué)研究的一個(gè)方面。行星科學(xué)研究?jī)?nèi)容大有可為，在地球上的研究思路也可以延伸到其他行星，目前這類(lèi)研究仍比較有限。
“現(xiàn)在，越來(lái)越多年輕人加入行星科學(xué)研究，我國(guó)也成立了一級(jí)學(xué)科推動(dòng)其發(fā)展?！蓖粼诼斦f(shuō)，未來(lái)將著力培養(yǎng)更多年輕人才一起探索行星科學(xué)，為我國(guó)后續(xù)月球與深空探測(cè)提供科技支撐。
（《科技日?qǐng)?bào)》2021年8月24日第 8 版。）
