月壤研究背后的故事:“尘中寻宝”如履薄冰

编辑︰纪小婷
撰文︰戴路雨

  象征月球生命的岩浆活动究竟何时停止?这是全世界科学家关切的议题。2021年10月,中国科研人员利用嫦娥五号带回的月壤得出全新结论,填补了美国和前苏联月球采样任务的空白。而得到如此重要的科研成果,所用的月壤只有仅仅数克,靠的是研究人员兢兢业业的钻研精神。

用几克月壤还原月球演化历史 

  2020年12月,“嫦娥五号”完成月壤采集任务,成功从月球带回了1,731克样品,这是中国首次完成地外的天体样品采集,也是人类44年来再次取回新的月球样品。

嫦娥五号月壤研究01
绕、落、回被称为中国探月工程的“小三步”,嫦娥五号于2020年实现“回”这一步,还带回了大约1.7千克的珍贵月壤。(图片来源:Getty)

  科学家们都希望能从这些比黄金还要珍贵的样品中“看到月球的过去”。月壤“落地”半年多之后,中国科学院地质地球所牵头的科研团队,获得了第一批发放的“嫦娥五号”月壤样品中的一部分——3克月壤粉末和2个岩屑光片。

  要根据这些月壤粉末来进行科研,可以用“尘中寻宝”来形容。面对这些以克为单位的样品,科研人员如履薄冰。“嫦娥五号取得的月壤非常细,均值只有60微米”,中科院地质与地球物理研究所研究员李献华院士伸出手掌:“这样吹口气就没了”。

嫦娥五号月壤研究02
月壤得来不易,嫦娥五号采集的1.7千克月壤被分成30多份交给不同的科研机构分头研究,部分则用于科普展览。图为2021年6月,部分月壤运至香港供市民参观。(图片来源:视觉中国)

  如果处理不当,一打开瓶盖,月壤就会被地球上的静电效应弄得“灰飞烟灭”。李献华的团队在高纯氮气的手套箱中进行操作,只消耗了0.15克月壤,就完成了第一批研究任务。

  除了小心翼翼的工作态度,怎么把仪器的作用发挥到最大也是关键。研究团队特别购买了离子探针、纳米离子探针等仪器,并且发明了独特的技术,将仪器调试到最佳状态,用工作人员的话说,是将仪器的能力“用到极限”。

  正是在这种极限状态下,工作人员才能够在月尘中寻宝。最终,科研人员透过一类新的月海玄武岩,证明月球直到20亿年前仍然存在岩浆活动,比以往认知的岩浆活动时间延长了约8亿年。这个数据填补了美国和前苏联月球采样任务的空白,进一步还原月球演化历史。

  延伸阅读:“嫦娥五号”月壤研究成果面世  还原月球演化历史

  延伸阅读:嫦娥五号采集月球样本亮相 展现中国航天科技实力

从美国赠送到自采月壤 科学家秉持不倦精神

  而在中国取得属于自己的月壤之前,月球研究更是难上加上。

  连续7年担任“嫦娥工程”首席科学家的欧阳自远,是中国著名天体化学与地球化学家。他曾经和团队从上世纪60年代开始潜心研究关于月球地质、探月工程的相关知识。

嫦娥五号-月壤研究-欧阳自远
欧阳自远被称为“嫦娥之父”,曾经进行月壤研究时,欧阳自远及工作人员只能依靠美国赠送的月壤样本,如今中国拥有了自主采集的能力,不过不变的是研究人员的钻研精神。(图片来源:视觉中国)

  他回忆1978年,美国赠送给中国1克月壤样本,“只有黄豆一般大小”。中国科学家用其中0.5克样本,花了3到4个月时间,完成了全部的分析测试工作,发表出14篇科学论文。

  40年后的今天,中国成功发射了自己的月球探测器,拥有了属于自己的月壤。探测能力和科研实力与以前相比已经有云泥之别,但一直不变的,是科学家和科研人员们孜孜不倦的科研精神。

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中科院地质与地球物理研究所的科研人员,利用以克为单位的月壤样本,还原了部分的月球演化历史。(图片来源:视觉中国)

 

 

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