500毫克月球“土特產” 被用來幹了這三件大事
中國科學院國家空間科學中心申請的粉末樣品來自粉末樣品編號CE5C0400。
照片由月球與深空探測科學數據和樣品釋放係統提供
走近月壤研究
月壤是月球表麵的月岩經過隕石和微隕石撞擊、太陽風、宇宙射線輻射等長期空間風化而形成的。月壤除了反映月表本身的物質成分外，還是記錄太陽風與月球表麵相互作用曆史以及異物吸積信息的重要載體。
楊亞洲中國科學院國家空間科學中心特聘研究助理
7月12日，國家航天局探月與航天工程中心舉行嫦娥五號任務首批月球“紀念品”發放儀式。 13家科研機構的31項申請獲得批準。
樣品總量21個，其中輕片狀樣品6個，合計157.6mg；岩片樣品13個，合計868.8mg；粉末樣品2個，合計16.45g。這標誌著月球樣本科學研究正式啟動。
經首屆月球樣品專家委員會全體成員審核投票，中國科學院國家空間科學中心成功申請500毫克月壤樣品。中國科學院國家空間科學中心將圍繞這些樣本開展哪些研究？如何科學處理這些珍貴的月壤樣本？未來可能有哪些科研成果？帶著這些問題，科技日報記者8月8日采訪了中國科學院國家空間科學中心的相關專家。
500毫克樣品可滿足分析測試需求
據了解，中科院國家空間科學中心獲得的500毫克月壤樣品均為粉末樣品。
為什麼所有粉末樣品都需要申請？中國科學院國家空間科學中心研究員劉洋解釋，此次可供應用的月壤樣品大部分為地表鏟樣品，主要包括岩石碎片和粉末樣品。其中粉末樣品較多，因此適用的概率相對較高。因此，根據我們自身的研究專業知識和前期的研究基礎，本次申請的樣品全部為月壤粉末樣品。
500毫克聽起來很少。那麼，月球這個小小的“特產”足以進行科學研究嗎？
“在進行分析研究時，樣本越多越好。不過，由於這次的月壤樣本比較珍貴，為了確保樣本申請能夠獲得批準，大多數研究人員會采取較為保守的策略來評估申請時所需的量。樣本大小。”劉洋表示，按照他們的假設，500毫克的樣品就足以滿足分析檢測的需要。
月球樣本專家委員會主任、中科院院士朱日祥曾表示，嫦娥五號帶回的樣本科學研究主要有三個方麵值得期待：一是人才訓練。過去，中國科學家基本上無法獲得阿波羅月球樣本進行研究。現在依托嫦娥五號“背書”的月壤樣本，我們也可以培養自己的研究團隊；其次，嫦娥五號采樣區經過了大量的研究和論證，因此從該區采集的月壤樣本進行研究可能會帶來對月球演化動態過程的突破性認識；第三，將對我國後續月球和深空探測起到重要的指導作用。
然而科學研究總是充滿未知。 “在分析了所有這些樣本後，我們有可能仍然找不到我們想要看到的現象，或者無法回答我們想要解決的科學問題。”劉洋坦言，無論如何，利用這些樣本進行科學研究，一定會有所作為。擴大我們對月球的認識。
不同樣品能反映出月球的不同信息
中國科學院國家空間科學中心特約研究助理楊亞洲表示，此次發布的月球樣品中的光片樣品是經過一定預處理的粉末或切屑樣品，通常是在環氧樹脂中嵌入後樹脂。薄片是通過拋光製成的，因此薄片樣品可以直接用於後續的測試和分析。然而，在光片樣品的製備過程中，由於需要將月壤顆粒研磨成平坦的表麵進行微區分析，研磨拋光過程不可避免地會對顆粒樣品造成極少量的磨損。光片樣本。
岩屑樣本是早期月球岩石因撞擊等撞擊而破碎的碎片。它們通常保留原始月球岩石的礦物成分等信息。楊亞洲介紹，通過對岩屑樣品進行岩相學、礦物學、地球化學等方麵分析，有望推斷岩石的成因。在岩屑樣品中，相對容易找到適合同位素測年分析的礦物。
粉末樣品主要指月壤。根據阿波羅返回樣品的分析結果，月壤顆粒的平均粒徑在數十微米量級。 “月球風化層是月球表麵的月球岩石經過隕石和微隕石撞擊、太陽風、宇宙射線輻射等長期空間風化而形成的。月球風化層除了反映月球表麵本身的物質成分外，還記錄了太陽風與月球表麵相互作用的曆史以及異物擴散信息的重要載體。楊亞洲說道。
用顯微分析技術對月壤展開詳細研究
據了解，中科院國家空間科學中心團隊將對獲得的500毫克樣品開展空間風化、太陽風注入和撞擊殘留三項研究，以推進我們對演化曆史的認識月球甚至太陽係。
研究人員會用什麼研究方法來進行分析，以“讀懂”他們想要的信息？
楊亞洲解釋說，研究團隊將利用一些顯微分析技術，對月壤顆粒進行詳細的微觀結構分析和地球化學分析，並與光譜分析相結合，探索月壤顆粒、太陽風、微隕石等之間的相互作用過程，以及尋找可能的影響殘留。
楊亞洲介紹，空間風化作用會強烈改造月壤表麵微觀結構，形成大量水泥和納米鐵等，並對反射光譜產生宏觀影響。有必要通過光譜數據準確解釋月球表麵的礦物成分。信息的主要障礙。研究人員通過分析月壤顆粒的微觀晶體結構和元素分布特征，識別月壤顆粒中的空間風化產物類型，如納米鐵、非晶塗層等，從而探索月球空間風化的主導機製。表麵。
同時，月球水的可能來源包括太陽風注入形成的水、富含水的小天體撞擊添加的水以及月球內部脫氣產生的水。劉洋表示，太陽風注入會導致月球表麵含水量和氫同位素發生變化，但目前對太陽風在月球表麵引起水的具體形成和發生機製的認識還不夠。對月球土壤樣本的太陽風注入研究可能會揭示這一機製。
隕石撞擊殘骸通常具有與原始月球岩石不同的地球化學特征，特別是強親鐵元素的成分。 “因此，我們將首先對月壤顆粒進行初步篩選，然後對強親鐵元素進行微區分析，以推測撞擊體的可能來源。”劉陽說道。
劉洋表示，月球表麵比其他類地行星能夠保存更完整的撞擊事件證據。識別撞擊體的母體可以為太陽係動力學模型提供地球化學和年代學約束。然而，由於此前月球表麵采樣點的限製，缺乏更年輕的地質記錄，限製了我們對太陽係小天體遷移曆史的了解。
嫦娥五號著陸區位於月球背麵一個名為“大洋洲普羅塞拉魯姆”的黑暗熔岩平原的北部。 Oceanus Procellarum是月球上最大的月海，因其位於月球表麵化學異常的克裏普地體內而引起了科學界的關注。采樣點附近的呂姆克山是一座相對年輕的火山，位於月球上一個大型晚期玄武岩區域內。因此，利用嫦娥五號獲得的月球返回樣本，獲得月球火山活動和演化曆史方麵的原始科學成果，將為我們進一步了解月球地質演化提供重要參考。