【高燃继续!#嫦娥五号“土特产”新研究正在进行#】近日,《嫦娥五号样品重要研究成果先后出炉》入选由两院院士评选的2021年度国内十大科技进展新闻。10月19日,中国科学院发布嫦娥五号月球科研样品最新研究成果。中国科学院地质与地球物理研究所和国家天文台主导,联合多家研究机构通过3篇《自然》论文和1篇《国家科学评论》论文,报道了围绕月球演化重要科学问题取得的突破性进展。

近日,该科研团队骨干成员、中国科学院地质与地球物理研究所(以下简称地质地球所)研究员杨蔚在科学网直播间进行独家访谈透露,他们正在开展第二批、第三批嫦娥五号月球样品的实验,期待能有新收获。

图1:直播间截图

《中国科学报》:我们知道,嫦娥五号于2020年12月17日返回地球,给我们带回来1731克来自月球的“土特产”。和地球上的土相比,月球上的“土”有什么区别?

杨蔚:我们拿到的样品是装在一个石英玻璃瓶子里的,外观上看起来和地球上的土差不多。进一步观察会发现二者大不一样。首先,放大了看,地球上的土都会被磨圆,但月球上的土颗粒都是棱角锋利的,这反映出月球和地球上的风化作用存在明显差异。

第二,月球样品中有一种标志性的“黏结物”。月面的矿物岩石受到陨石撞击后在破碎的同时会被加热而熔化,熔化后的液滴胶结在一起,形成带有气泡的黏结物。这种黏结物只在月球样品中发现过,一旦发现有它,我们基本上就可以认定这是来自月球的样品。

此外,月球样品还有粒度差别大的特点,大到毫米级、小到纳米级。

图2:嫦娥五号样品(地质地球所供图)

《中国科学报》:2021年7月,国家航天局第一次分发月球样品用于科学研究。你们科研团队拿到这些样品后,首先做哪些工作?

杨蔚:拿到样品后,我们首先进行了分选,挑选出玄武岩颗粒。这项工作需要在显微镜下进行,非常不容易,没有经过长时间训练的人会手抖。我们科研团队的马红霞老师是分选样品的高手,她从事这项工作长达15年。

我自己挑大一点的颗粒还行,到200微米以下的就很难控制了。特别是第一次拿到样品时,因为我和团队的很多科研人员已经等了它很多年,我在实验室里操作,门外还有很多人伸着脑袋在等着,想知道实验室里面是什么样的。当时,心情很“燃”很激动,手抖得更厉害了。

挑选完之后,我们把样品用树脂注胶,然后把它从中间剖开,制备成平面,再进行进一步研究。

《中国科学报》:你们已经“等待”月球样品很多年了?

杨蔚:是的。我们地质地球所从2006年起就开始准备,专门为研究嫦娥五号返回的月球样品布局了一系列先进技术、储备了一批专业人才。比如,“离子探针超高空间分辨率定年”技术,我们花了10多年时间,陆续把空间分辨率从20微米降到10微米、5微米,最后去年实现了3微米左右的高精度定年,而嫦娥五号样品刚刚好就是3微米大的颗粒。团队里面很多80后、90后的青年科研人员,都是从一进所就开始准备,10多年来一直在做这同一件事,大家都带着一种神圣的使命感,是真正的“十年磨一剑”。

嫦娥五号携带样品返回前不久,我们还做了很多组织统筹的工作,包括用阿波罗样品做了演练,确保各个环节协作没有问题。

《中国科学报》:你们从这些研究中得到了哪些新的认知?

杨蔚:我们在《自然》上发表的三篇论文,分别得到了对三个科学问题的结论。第一篇关于月球“死亡年龄”,我们把月球岩浆活动停止的确切时间从过去的28至30亿年前推迟到了20亿年前,相当于给月球的“生命”延长到了20亿年前。第二篇关于岩浆活动热量的来源,我们发现给月球岩浆活动提供热源的并不是我们此前所认为的放射性元素这个“暖宝宝”。第三篇关于水,我们发现嫦娥五号取样的玄武岩实际上来自于非常干的月幔。

当然,这些工作只是一个起点,我们刚刚拿到第三批嫦娥五号样品,为将来要继续做的研究列了一个长长的单子。马上会行动,春节期间肯定也不休息,相信能够“高燃”继续,获得更多的结论。

《中国科学报》:大家还关心,月球上到底能不能种菜?

杨蔚:这是一个很接地气的问题。月球上看起来是很不利于种菜的——没有液态水,没有有机物,没有微生物。虽然我们在月球样品中测了水,但那是通过测岩石里面的氢原子推断出来的,这些氢原子在加热氧化的条件下才会变成水。

不过,月壤作为玄武岩风化的产物,有变成土壤的先天条件。地球上肥沃的黑土地就是由玄武岩风化而成。假设哪一天把月球上的“土”放到地球上,加上氧气和水,对它改造一下,我相信它是完全有可能种菜的。http://t.cn/A6iV8hnc

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