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肖龙|做了10年“仿月壤” 现在他们要看看正品如何“造”出来

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做了10年“仿月壤” 现在他们要看看正品如何“造”出来
走近月壤研究④
月球环境没有空气流通 ， 没有风霜雪雨 ， 其背面也无遮挡 ， 犹如一台巨大的望远镜 ， 记录着超新星喷射物的成分和着陆时间 。 因此 ， 通过测量月球不同深度超新星相关核素含量 ， 可以追踪近地超新星爆发历史 。
夏末秋初 ， 200毫克的月球科研样品来到了中国地质大学(武汉)的实验室 ， 令科研人员如获至宝 ， 兴奋不已 。
“这些样品太珍贵了 ， 或将为我们的研究带来很多新的突破 。 ”中国地质大学(武汉)地球科学学院教授汪在聪如是说 ， 月球科研样品到达的当天 ， 他们便顺利进行了第一次无损实验 ， 测试了月壤的某种物理特性 。
月壤的成分是什么？研究月壤的意义和价值何在？“年轻”的月球科研样品将为我国月球研究提供哪些重要信息？科研人员希望在随即开展的后续研究中找到答案 。
“年轻”的月壤科学价值重大
“阿波罗时代获得的月球样品绝大多数是距今30多亿年前的古老样品 。 而我国嫦娥五号此次取回的月球样品 ， 很可能非常‘年轻’(距今10亿余年) 。 ”汪在聪表示 ， 这是人类第二次获得直接的月球科研样品 ， 对刻画月球深部过程和演化历史具有重大的科学价值 。
为保护好珍贵的月球科研样品 ， 汪在聪和同事刚领取到样品 ， 便立即对其进行塑封保存 ， 同时在密封箱内放置足够的干燥剂 ， 防止空气中的水分对样品造成影响 。
汪在聪介绍 ， 200毫克月球样品将按正常程序 ， 经过无损、少损、有损的分析过程展开研究 ， 以保证最大的科研产出 。
“月壤包罗万象 ， 有极大的研究价值 ， 所以必须在实验室显微镜下进行详细的观察 。 ”汪在聪说 ， 此次申领的月壤样品和美国阿波罗号带回的月壤样品不一样 ， 粒度非常细小 ， 平均直径约20至30微米 ， 远比人类头发丝细得多 ， 仅凭肉眼根本看不见月壤颗粒 。
汪在聪团队主要从两大方向开展研究：一是月球表面遭受过很多次陨石撞击 ， 也会受到太空风暴影响 ， 可以通过样品研究月壤的形成和改造过程；同时 ， 还可以通过成分和微区分析 ， 探寻月球的岩浆过程和月幔演化历史 ， 这是全世界都关心的问题 。
此次样品中 ， 50毫克月壤可用于有损研究 。 “我们想研究月壤的平均成分 ， 就需要进行破坏性研究 ， 取得最大化的科研价值 。 ”他说 ， 以前用遥感的方法和间接手段推测的月壤成分不太准确 ， 现在依据嫦娥五号带回的样品 ， 可以和以往数据进行比对 ， 弄清楚月壤的成分到底是什么 。
“我们学校的很多老师都在做相关研究 ， 有了自己的样品 ， 就有了更多更好的研究机会 。 ”汪在聪说 ， 该校组织科研队伍 ， 做好详细研究方案 ， 尽量做到样品低损耗 ， 尽可能地获得更多的科研信息 。
【肖龙|做了10年“仿月壤” 现在他们要看看正品如何“造”出来】模拟月壤十载终见真容
在中国地质大学(武汉)实验室内 ， 采访人员看到了像黑色沙土一般的月壤 ， 只不过相比地球上的沙土 ， 它们的颗粒更细 。
对嫦娥五号钻取子系统飞控专家组成员、中国地质大学(武汉)地球科学学院肖龙教授而言 ， 月壤既熟悉又陌生 。
“我们为嫦娥系列任务研制模拟月壤近10年 ， 总共为工程单位提供近100吨的模拟月壤 。 ”肖龙说 ， 知晓月壤性质 ， 是月面采样能否成功的关键因素之一 ， 所以需要研制出与月壤性质相似的模拟月壤 ， 用于采样工程技术验证 。
肖龙介绍 ， 他所在的团队从2009年开始做模拟采样 。 从预选着陆区地质分析 ， 到在地球上寻找类似的岩石类型 ， 进行后续模拟研制 ， 其间遇到了很多挑战 。 “我们进行了上千次实验 ， 失败了很多次 ， 但最终在2017年完成了所有工作 。 ”他说 。
肖龙说 ， 嫦娥五号采取两种采样方式 ， 即机械臂表取和钻具钻取 ， 互为备份 。 样本预期总质量约为2公斤 ， 其中钻取0.5公斤 ， 表取1.5公斤 ， 实际取样质量为1731克 。
“对月壤的认识和研究是月球科学探测 ， 以及未来建立月球基地、利用月球资源等不可或缺的基础 。 ”肖龙直言 。
值得自豪的是 ， 嫦娥五号在月球正面最大的月海风暴洋北部吕姆克山脉附近着陆 ， 这是其他国家的探测器从来没有到访过的地方 。
在肖龙看来 ， 着陆点远离以往着陆采样区 ， 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 ， 此处的月壤样品研究意义重大 。
从登月取壤 ， 到分“土”研究 ， 肖龙感慨 ， 深空研究是综合国力的见证 ， 湖北科研工作者们期待从200毫克的样品中 ， 早日获得创新性的科研成果 ， 收获更多惊喜 。
汪在聪认为 ， 这是我国首次从月球表面钻取样品返回 ， 是我国科技实力的体现 ， 对我们的科研更是难得的机遇 。
或将揭示月球起源之谜
长期以来 ， 人类对月球的起源十分关注 ， 存在分裂说、俘获说、碰撞说等多个学说 ， 国内外科学家莫衷一是 。
汪在聪说 ， 科研人员可以通过月壤研究揭示月球隐含的科学秘密 。
汪在聪认为 ， 对本次获得的月壤样品进行同位素含量分析 ， 特别是长寿命放射性核素含量分析 ， 可以获得月球土壤同位素组分及其形成年代 ， 推测月球的演化进程 ， 为研究月球起源提供关键数据支撑 。
“我们有明确的科研目标 。 ”汪在聪说 ， 依托该校地质过程与矿产资源国家重点实验室和行星科学研究所 ， 研究团队能够做好此次科研任务 。
此外 ， 研究月壤还有其他行星科学研究价值 。 月球环境没有空气流通 ， 没有风霜雪雨 ， 其背面也无遮挡 ， 犹如一台巨大的望远镜 ， 记录着超新星喷射物的成分和着陆时间 。 因此 ， 通过测量月球不同深度超新星相关核素含量 ， 可以追踪近地超新星爆发历史 。
据介绍 ， 中国地质大学(武汉)行星科学研究所成立十余年 ， 致力于月球和行星科学研究的前沿科学问题 。
汪在聪表示 ， 深空探测是国家综合实力的体现 ， 也是行星科学研究的一个方面 。 行星科学研究内容大有可为 ， 在地球上的研究思路也可以延伸到其他行星 ， 目前这类研究仍比较有限 。
“现在 ， 越来越多年轻人加入行星科学研究 ， 我国也成立了一级学科推动其发展 。 ”汪在聪说 ， 未来将着力培养更多年轻人才一起探索行星科学 ， 为我国后续月球与深空探测提供科技支撑 。
本报采访人员 吴纯新

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