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在0.15克“月塵”中尋寶——月壤研究背后的故事

作者:學(xué)歷在線網(wǎng) 來(lái)源:學(xué)歷在線網(wǎng) 上傳時(shí)間:2021-10-20 16:44:34

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  10月19日,中國(guó)科學(xué)院發(fā)布了對(duì)嫦娥五號(hào)月球科研樣品取得的最新研究成果,這是首批由我國(guó)科學(xué)家主導(dǎo)獨(dú)立完成的嫦娥五號(hào)月球科研樣品研究成果。成果主要完成人之一、中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所(以下簡(jiǎn)稱“地質(zhì)地球所”)研究員李獻(xiàn)華院士的話語(yǔ)中隱隱透著驕傲和自豪:“所有的研究都是在我們所完成的,這充分說(shuō)明了我國(guó)的科研實(shí)力和創(chuàng)新能力。”

  此次,地質(zhì)地球所一共獲得5克樣品。這些樣品是如何被研究的?讓我們看看月壤研究背后的故事。

  怎樣盡可能保證樣品的“純凈”

  地質(zhì)地球所研究員楊蔚說(shuō):“月壤暴露在空氣中會(huì)受到污染,我們?cè)谘芯恐幸M可能避免污染、盡可能使用無(wú)損分析方法或超微量有損分析,同時(shí)還要具有高空間分辨能力,保障研究結(jié)果的準(zhǔn)確。”

  楊蔚向記者介紹了研究所月球樣品潔凈室的千級(jí)超凈間,其中放置了3套充滿高純氮?dú)獾氖痔紫?。月壤就是在這里被儲(chǔ)存、處理和分析。為避免空氣污染,科研人員在手套箱中進(jìn)行操作。

  “我們要控制與樣品接觸的氣體,試劑和固體材料?!睏钗到榻B,因?yàn)樵虑蛏纤繕O低,也沒有氧氣,“我們要保證手套箱中水和氧氣的含量低于百萬(wàn)分之一?!彼恼Z(yǔ)氣中略有遺憾,“不過(guò)只要對(duì)樣品進(jìn)行研究,就不可避免地會(huì)有損耗,無(wú)論是在分選月壤顆粒時(shí),還是使用儀器分析時(shí)。”

在0.15克“月塵”中尋寶——月壤研究背后的故事

  樣品比塵埃更細(xì),怎么找到那顆“最有故事”的月壤

  月壤樣品更像是一把灰塵,“嫦娥五號(hào)取得的月壤非常細(xì),均值只有60微米,比阿波羅登月取得的月壤還要細(xì)?!崩瞰I(xiàn)華伸出手掌,吹了口氣,“這樣吹口氣就沒了?!?/p>

  每一粒月壤都很珍貴,但對(duì)科學(xué)研究來(lái)說(shuō),每一粒月壤研究的問題都不同,怎樣才能找到那?!白钣泄适隆钡脑氯李w粒?李獻(xiàn)華說(shuō),比如地質(zhì)科學(xué)研究上最重要的定年礦物,“我們采用放射性同位素方法定年,最好的樣品就是含鋯的顆粒,如何挑出最合適的樣品成了關(guān)鍵。”

  地質(zhì)地球所所長(zhǎng)吳福元院士隆重介紹了所里的“秘密武器”——技術(shù)員馬紅霞。她有一雙獨(dú)特的巧手,能快速自如地操控每一顆細(xì)如塵埃的樣品?!拔覀兯恢睆氖碌刭|(zhì)研究,這樣的技術(shù)員是在我們所鍛煉出來(lái)的,也是所里的‘寶貝’,現(xiàn)在國(guó)內(nèi)外很多科研機(jī)構(gòu)遇到分離樣品的難題時(shí),都要向我們借人?!敝灰獙⒑线m的顆粒挑選出來(lái)制備成好樣品靶,后面的事情就可以交給儀器去做了。

  同樣的樣品怎么做出最好的研究

  月球樣品極其珍貴,不僅要有借有還,更要最大限度地減少損耗。李獻(xiàn)華說(shuō):“當(dāng)時(shí)我們團(tuán)隊(duì)借了3克樣品,還了2.85克。僅消耗0.15克,我們就完成了第一批研究任務(wù)?!?/p>

  如何用最少的樣品做出最好的結(jié)果,在同行競(jìng)爭(zhēng)中脫穎而出?

  吳福元說(shuō),這既得益于地質(zhì)地球所的科學(xué)積累,更得益于“技術(shù)先行”的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)?!暗刭|(zhì)學(xué)科是一門與實(shí)驗(yàn)聯(lián)系極其緊密的學(xué)科,我們所建立了通用的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)——公共技術(shù)中心,購(gòu)置了例如離子探針、納米離子探針等儀器。”平臺(tái)凝聚了一支穩(wěn)定的工程師隊(duì)伍,在研究過(guò)程中,科學(xué)家與工程師緊密結(jié)合,發(fā)明了獨(dú)特的技術(shù)和方法,將儀器調(diào)試到最佳狀態(tài),用吳福元的話說(shuō),是將儀器的能力“用到極限”。李獻(xiàn)華說(shuō):“例如在定年過(guò)程中,我們改進(jìn)了離子探針儀器的關(guān)鍵硬件,達(dá)到小于3微米束斑精確測(cè)試??梢哉f(shuō),這樣的精度國(guó)際上沒幾家能做到,我們處于國(guó)際領(lǐng)先地位。”

  據(jù)悉,嫦娥五號(hào)月球樣品第二輪申請(qǐng)工作已經(jīng)開始,月壤將告訴我們更多有關(guān)月球的奧秘。吳福元說(shuō):“作為一名科技工作者,能參與到月球研究中,這是一件幸事!中國(guó)科學(xué)家已經(jīng)準(zhǔn)備好了,我們對(duì)未來(lái)充滿期待!”

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