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。
模拟月壤十载终见真容
在中国地质大学(武汉)实验室内，记者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。
本报记者 吴纯新