在0.15克“月塵”中尋寶——月壤研究背后的故事

10月19日，中國科學院發布了對嫦娥五號月球科研樣品取得的最新研究成果，這是首批由我國科學家主導獨立完成的嫦娥五號月球科研樣品研究成果。成果主要完成人之一、中國科學院地質與地球物理研究所(以下簡稱“地質地球所”)研究員李獻華院士的話語中隱隱透著驕傲和自豪：“所有的研究都是在我們所完成的，這充分說明了我國的科研實力和創新能力。”

此次，地質地球所一共獲得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”

地質地球所研究員楊蔚說：“月壤暴露在空氣中會受到污染，我們在研究中要盡可能避免污染、盡可能使用無損分析方法或超微量有損分析，同時還要具有高空間分辨能力，保障研究結果的準確。”

楊蔚向記者介紹了研究所月球樣品潔凈室的千級超凈間，其中放置了3套充滿高純氮氣的手套箱。月壤就是在這里被儲存、處理和分析。為避免空氣污染，科研人員在手套箱中進行操作。

“我們要控制與樣品接觸的氣體，試劑和固體材料。”楊蔚介紹，因為月球上水含量極低，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分之一。”他的語氣中略有遺憾，“不過只要對樣品進行研究，就不可避免地會有損耗，無論是在分選月壤顆粒時，還是使用儀器分析時。”

樣品比塵埃更細，怎么找到那顆“最有故事”的月壤

月壤樣品更像是一把灰塵，“嫦娥五號取得的月壤非常細，均值只有60微米，比阿波羅登月取得的月壤還要細。”李獻華伸出手掌，吹了口氣，“這樣吹口氣就沒了。”

每一粒月壤都很珍貴，但對科學研究來說，每一粒月壤研究的問題都不同，怎樣才能找到那粒“最有故事”的月壤顆粒？李獻華說，比如地質科學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鍵。”

地質地球所所長吳福元院士隆重介紹了所里的“秘密武器”——技術員馬紅霞。她有一雙獨特的巧手，能快速自如地操控每一顆細如塵埃的樣品。“我們所一直從事地質研究，這樣的技術員是在我們所鍛煉出來的，也是所里的‘寶貝’，現在國內外很多科研機構遇到分離樣品的難題時，都要向我們借人。”只要將合適的顆粒挑選出來制備成好樣品靶，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。李獻華說：“當時我們團隊借了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。”

如何用最少的樣品做出最好的結果，在同行競爭中脫穎而出？

吳福元說，這既得益于地質地球所的科學積累，更得益于“技術先行”的實驗平臺。“地質學科是一門與實驗聯系極其緊密的學科，我們所建立了通用的實驗平臺——公共技術中心，購置了例如離子探針、納米離子探針等儀器。”平臺凝聚了一支穩定的工程師隊伍，在研究過程中，科學家與工程師緊密結合，發明了獨特的技術和方法，將儀器調試到最佳狀態，用吳福元的話說，是將儀器的能力“用到極限”。李獻華說：“例如在定年過程中，我們改進了離子探針儀器的關鍵硬件，達到小于3微米束斑精確測試。可以說，這樣的精度國際上沒幾家能做到，我們處于國際領先地位。”

據悉，嫦娥五號月球樣品第二輪申請工作已經開始，月壤將告訴我們更多有關月球的奧秘。吳福元說：“作為一名科技工作者，能參與到月球研究中，這是一件幸事！中國科學家已經準備好了，我們對未來充滿期待！”

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