汪在聰教授展示樣品
月壤樣品
樣品證書
□楚天都市報(bào)極目新聞?dòng)浾?肖楊 實(shí)習(xí)生 孫葉 張莉媛 通訊員 龐偉紅
7月12日，國(guó)家航天局探月與航天工程中心在北京舉行嫦娥五號(hào)任務(wù)第一批月球科研樣品發(fā)放儀式。13家科研機(jī)構(gòu)分獲17.4764克月壤，樣品包括粉末樣、巖屑樣、光片樣等。其中，中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）獲得200毫克月壤。
在北京參與領(lǐng)取月球科研樣品的中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）地球科學(xué)學(xué)院汪在聰教授和何琦老師，連夜回到武漢。13日一早，他們就興奮地來(lái)到學(xué)校實(shí)驗(yàn)室，對(duì)這些珍貴的月球樣品開展初步磁性研究，“這些樣品太珍貴了，給我們的研究帶來(lái)很多新的機(jī)遇”。
200毫克樣品帶來(lái)科研新機(jī)遇
極目新聞?dòng)浾咴谥袊?guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）的實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)場(chǎng)看到，月壤樣品從保險(xiǎn)箱里拿出后，外面有一個(gè)保護(hù)盒。月壤樣品為粉末狀，十分細(xì)膩，為防止空氣中水分太高，樣品被塑封在保護(hù)裝置里面。
對(duì)這200毫克粉末狀樣品，地大團(tuán)隊(duì)如獲至寶。汪在聰透露，這些樣品將按正常程序，經(jīng)過(guò)無(wú)損、少損、有損的分析過(guò)程，以保證最大的科研產(chǎn)出。接下來(lái)，團(tuán)隊(duì)將會(huì)對(duì)月球樣品進(jìn)行一系列研究，以了解月壤的結(jié)構(gòu)、組成和成分，以此認(rèn)識(shí)月壤形成和改造過(guò)程，月球的巖漿過(guò)程和月幔演化歷史。
記者通過(guò)肉眼可看到的月壤，就像黑色的沙土，但顆粒更細(xì)。汪在聰說(shuō)，此次申領(lǐng)的月壤和美國(guó)阿波羅號(hào)樣品不一樣，它粒度非常細(xì)小，平均直徑約20-30微米，遠(yuǎn)比人類的頭發(fā)絲細(xì)得多，顆粒憑肉眼根本看不見，“必須在實(shí)驗(yàn)室顯微鏡下去觀察，而月壤包羅萬(wàn)象，有極大研究?jī)r(jià)值?！蓖粼诼斦f(shuō)，研究方向主要有兩大方向，一是月球表面有很多隕石撞擊，也會(huì)受到太空風(fēng)暴的影響，可以借此研究月壤的形成和改造過(guò)程，第二是通過(guò)成分和微區(qū)分析，來(lái)探尋月球的巖漿過(guò)程和演化歷史，這是全世界都關(guān)心的問題。
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）肖龍教授介紹，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，是別的國(guó)家的探測(cè)器從來(lái)沒有到訪過(guò)的地方。著陸點(diǎn)遠(yuǎn)離以往著陸采樣區(qū)，能夠回答以往沒有解決的科學(xué)問題，呂姆克山區(qū)域有月球上最年輕的火山巖，月壤樣品的研究意義非常重大，“希望能探尋月球從古老到年輕的演化歷史”。
地大申領(lǐng)者曾在德國(guó)研究火星
“這些樣品非常難得，這是中國(guó)首次從月球表面鉆取樣品返回，是我們國(guó)家科技實(shí)力的體現(xiàn)，對(duì)我們的科研更是難得的機(jī)遇?！?汪在聰激動(dòng)地說(shuō)。
汪在聰表示，阿波羅時(shí)代獲得的樣品絕大多數(shù)是距今30多億年前的古老樣品，而中國(guó)此次取回來(lái)的樣品可能是非常年輕的（距今10余億年），這對(duì)于弄清月球從古老到年輕的演化歷史具有重大的科學(xué)價(jià)值。
“我之前做的火星隕石分析，樣品是在德國(guó)做研究時(shí)從美國(guó)申請(qǐng)到的。而月球樣品，美國(guó)還沒有對(duì)中國(guó)開放阿波羅登月樣品，現(xiàn)在我們有自己的樣品，能自主去研究了。這也是上世紀(jì)70年代后，首次重新從月球采樣的樣品?！蓖粼诼斀淌陂L(zhǎng)期從事行星研究，2016年從德國(guó)柏林自由大學(xué)回國(guó)，來(lái)到地大工作，“我之前主要研究對(duì)象是火星，對(duì)月球的研究很少，是因?yàn)殒隙鹞逄?hào)探月之旅，才萌生了申請(qǐng)樣品開展研究的想法”。
汪在聰回憶，他從去年嫦娥五號(hào)落地后便持續(xù)關(guān)注月壤有關(guān)情況，地大研究團(tuán)隊(duì)根據(jù)各自研究方向，開始進(jìn)行申請(qǐng)準(zhǔn)備。歷經(jīng)幾個(gè)月的準(zhǔn)備，他和何琦老師一起，5月底遞交樣品申請(qǐng)，還赴北京答辯，“樣品申請(qǐng)競(jìng)爭(zhēng)非常激烈，專家組在評(píng)審過(guò)程中看重申請(qǐng)人提出的申請(qǐng)是否具有重要的科學(xué)意義，是否對(duì)公布的月壤有深入的理解，并且需要三分之二的評(píng)委通過(guò)，才能申領(lǐng)成功?！蓖粼诼斦f(shuō)，他們團(tuán)隊(duì)獲得了50毫克月壤可用于有損研究，“我們想研究月壤的平均成分，需要進(jìn)行破壞性研究，獲得科研價(jià)值最大化”。
據(jù)悉，汪在聰在德國(guó)期間，利用親鐵親銅元素研究地幔巖漿過(guò)程及行星增生過(guò)程，取得了一些創(chuàng)新性成果，受到國(guó)內(nèi)外同行認(rèn)可。他提出了火星內(nèi)部并不富含硫，挑戰(zhàn)了過(guò)去三十年廣泛認(rèn)為火星是富含硫的行星的傳統(tǒng)觀點(diǎn)。
“回國(guó)源于地大提供了廣闊的發(fā)展平臺(tái)。” 汪在聰表示，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，為科研提供了堅(jiān)實(shí)保障，月壤的相關(guān)研究將會(huì)在未來(lái)城校區(qū)進(jìn)行。
近10年研制100噸模擬月壤
昨日一早，嫦娥五號(hào)工程深度參與者肖龍教授也興奮地來(lái)到實(shí)驗(yàn)室，參觀這批來(lái)自月球的“土特產(chǎn)”。
月面采樣能否成功的關(guān)鍵因素之一，是要了解月壤的性質(zhì)，并研制出與月壤性質(zhì)相似的模擬月壤，用于采樣工程技術(shù)驗(yàn)證。肖龍團(tuán)隊(duì)為嫦娥系列任務(wù)研制模擬月壤近10年，總共為工程單位提供了近100噸模擬月壤。
肖龍介紹，他們從2009年開始做模擬采樣。首先是選擇著陸月球上采樣區(qū)可能會(huì)有的巖石類型，再做分析測(cè)試。團(tuán)隊(duì)遇到了很多挑戰(zhàn)，比如月壤的顆粒粗細(xì)、怎么破碎才能更像；月壤從上到下并不均勻、密實(shí)度不一樣，要設(shè)計(jì)鉆孔取樣的力度、轉(zhuǎn)速；要滿足不同的工作狀況；要考慮到巖石類型、月壤形態(tài)、力度、配比以及月球低重力，考慮低重力環(huán)境下用什么來(lái)替代等等?！霸虑蛏系念w粒是棱角狀，而地球上的樣本比如海灘的沙子，圓的，踩上去不硌腳。要選擇一種加工工藝，使地球上的樣本破碎以后形狀向月壤靠攏?！毙埮e例說(shuō)。
此外，團(tuán)隊(duì)還要設(shè)計(jì)不同的剖面狀況，月壤從上層到下層不是均勻的，“就好比面粉里有黃豆、紅棗之類的東西”，月壤的密實(shí)度也不一樣，可能上層松散下層密實(shí)，鉆頭轉(zhuǎn)速的設(shè)置，遇到障礙如何調(diào)整，都需要仔細(xì)考慮。肖龍教授介紹，“進(jìn)行了上千次的實(shí)驗(yàn)，失敗了很多次，但最終我們還是提前完成了絕大部分的準(zhǔn)備工作”。
肖龍現(xiàn)場(chǎng)演示了月壤抓取，他說(shuō)：“嫦娥五號(hào)主要采用兩種采樣方式，即機(jī)械臂表取和鉆具鉆取，兩種方式互為備份。樣本的預(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)和研究是月球探測(cè)，以及未來(lái)建立月球基地、利用月球等不可或缺的基礎(chǔ)?！?/p>
從登月取壤，到分“土”研究，肖龍感慨，深空研究是綜合國(guó)力的見證，在鄂的科研工作者們期待能從200毫克樣品中，早日獲得創(chuàng)新性科研成果，收獲更多的驚喜。
