原标题:嫦娥五号月球科研样品发放,广西也有份儿——来自外星球的“土特产”(点击文末“阅读原文”可跳转至原文)
题记:心随“嫦娥”上月球,取一抔土;乘坐“雪龙”去南极,寻一枚石。在广西,有这样一群“追星人”,将科学的诗意写在星辰大海中。
中国第32次南极科考队格罗夫山队收集陨石603块。桂林理工大学供图
6月25日,嫦娥六号返回器准确着陆,实现世界首次月球背面采样返回。中国新壮举,再次引发全球瞩目。
通过媒体直播见证这一幕的夏志鹏博士,心情尤为激动。
今年5月,探月与航天工程中心公布国内第七批嫦娥五号月球科研样品的发放名单,桂林理工大学陨石与行星物质研究中心赫然在列,成为广西首家获准的科研机构。
“如获至宝!再过几天,就能面对面看到月壤了。”该中心副主任夏志鹏是使用责任人,将于近日专程赴京,领取这份来自外星球的“土特产”。
每粒“尘埃”都弥足珍贵
1克月壤,黄豆般大小。
即将被广西带回家的“土特产”,由编码为CE5C0400YJFM00402H15GP和CE5C0800YJYX018GP的两份样品组成——国家天文台对它们的表面进行了微米级别的抛光,将9个碎屑颗粒粘在两片玻璃光片上,质量总计仅31.2毫克。
细如尘埃,微乎其微。
“可不要小看它们。即使是1微克的月壤,都弥足珍贵,不容浪费。”夏志鹏告诉记者,月球表面有一层几厘米到几米厚的风化层,由极细的颗粒组成,便是月壤层。30多毫克样品里面,蕴含了极其丰富的月球演化信息。
月球样品的保存、管理和使用,皆有章可循。
2020年12月17日,嫦娥五号月表取样1731克月壤成功返回地球,中国成为第三个成功采集到月壤的国家。为了完整保留“月球娘家”的物理化学性质,样品在严格要求的真空条件下保存。
国家航天局将其移交给位于中国科学院国家天文台的月球样品实验室,一部分被永久储存,另一部分则被用来进行科学研究和科普教育展出。
科学家们经过申请和审核,在签署《月球样品借用协议》后,就可以领取相应的月壤。截至目前,国家航天局已向国内131个研究团队发放7批次共85.48克科研样品。
就用这5%左右的样品,科学家们发现了天然石墨烯、新矿物“嫦娥石”,产出了105篇科技论文。
围绕粒度、成分、年龄、岩石成因、太空风化、太阳风成因水、撞击历史、高精度同位素、岩浆演化、外源物质、力学性质、材料应用等诸多方面,一系列原创科研成果,提升了中国在月球与深空探测领域的国际影响力和地位。
中国第32次南极科学考察队格罗夫山队队员开展南极陨石富集机制研究和收集到的南极陨石(右下)。刘红兵 摄
在南极捡石头
炙手可热的“天外珍宝”,缘何垂青一所“隐居”山水之城的高校?
“或许与我们提出的科学问题和研究方向有关。”夏志鹏说,“学校一代代科研人员,为此做了大量准备。”
夏志鹏(右)和学生在实验室。桂林理工大学供图
除了上九天取“壤”,行星科学研究还有一种传统途径:搜寻宇宙主动馈赠的“土特产”——陨石。
陨石是太阳系形成和演化不同阶段残留的“化石”,记录了太阳由星云起源与凝聚到小行星、行星形成与演化的历史。
漫长的时空隧道里,来自不同行星的陨石,携带着各种原始信息,穿越大气层降落到地球表面。它们光芒万丈、呼啸而至,却大多湮灭在地球演变和人类生产生活中。
好在有沙漠戈壁和南极冰原的庇护,一些陨石被较完整地保存下来,有的甚至已经在大地上沉睡了280万年。
桂林理工大学前身是桂林地质学校。为寻找高品质的陨石,师生们的足迹遍布世界各地,被称为科学界的“陨石猎人”。从2002年起,学校又先后派出缪秉魁、陈宏毅、夏志鹏、周祥4人,6次赴南极科考。
图为缪秉魁、陈宏毅、夏志鹏、周祥4人。桂林理工大学供图
陈宏毅在电子探针室开展陨石成分分析。桂林理工大学供图
徒步冰天雪地,科考人员不断俯下身子,长时间盯着冰面,一找就是几个小时,甚至用卧爬的方法挖出小到沙粒的陨石。
“真的研究就是要痴!”在缪秉魁教授看来,从众多石头中辨别出陨石的确非常考验专业眼光,“但说难也不难,尤其是在蓝冰区,搜寻陨石好像在玻璃板上找金砂那么容易”。
得益于冰碛型陨石识别回收技术,中国在南极发现上万块陨石,证实格罗夫山地区为陨石富集区,由此一跃成为“南极陨石”大国。
桂林理工大学地球科学学院建立本硕博一体化相关学科,以及陨石与行星物质研究中心——目前中国唯一开展南极陨石分类研究的机构,确定了火星陨石、灶神星陨石等一批珍贵的特殊类型陨石。
2023年,中国科考队在格罗夫山收集的一块陨石,照常送到这里。“第一眼看上去几乎不像陨石,不含金属,也没有熔壳,除非是极为特殊的陨石。”夏志鹏按照规范流程,将样品做成光薄片,用扫描电子显微镜观察,并用电子探针进行深入分析。
中国第26次南极科学考察队队员在格罗夫山富集区收集陨石。崔静 摄
结果令他喜出望外。“这是一块复矿碎屑角砾岩,由来自月球高地和月海的不同岩石碎屑组成,是了解月壳复杂岩性的理想对象,也是我国开展月球样品研究的重要补充对象。”
至此,中国实现了“发现南极月球陨石”零的突破!
31.2毫克月壤用来做什么?
事实上,桂林理工大学的地质博物馆,已经拥有十余块月球陨石。
这家“网红”博物馆,收藏各种“石头”标本,涵盖80%以上人类已发现陨石类型。在中国陨石收藏领域,素有“北天文(北京天文馆),南理工(桂林理工大学)”之称。
“没有太空采样之前,陨石是了解太阳系的唯一样品。”副馆长陈宏毅说,“月球遭受小行星撞击后,岩石飞溅出来并陨落到地球上。我们手上的月球陨石,大多是校友们从世界各地收集、购买来,捐赠给母校的。”
长久以来的学术专攻,让桂林理工大学有了“对话月亮”的底气。
为了迎接月壤,科研人员对11块月球陨石进行了基础研究。同为来自月亮的“土特产”,月球陨石和月壤比对,能揭示什么奥秘?
陨石与行星物质研究团队在开展陨石研究。桂林理工大学供图
“我们计划锁定斜长石做文章。”夏志鹏道出研究方向。
科学界公认,能在月面上找到的“土著”岩石,不外乎两大类:斜长岩(含有大量斜长石的岩石)和玄武岩。在先期对嫦娥五号月壤样品的研究中,国内已有科研人员确定了最年轻的月海玄武岩,它们是月球岩浆洋结晶晚期的产物。
斜长岩作为月球岩浆洋早期结晶中上浮的产物,在月球陨石和月壤样品中也有产出。但关于这里面斜长石的演化关系和差异性,还没有建立统一的解释。
夏志鹏及其科研团队,打算通过比对月壤与月球陨石所含斜长石的共性和个性,查明斜长岩岩屑的来源和演化,进而建立一个完整的参数模型。他推测,斜长岩与玄武岩“早晚”呼应,可能含有整个月壳演化信息,有望进一步破译月球连续演化的秘密。
“人类未来,必然走向深空。这和郑和下西洋、哥伦布发现新大陆是同样道理。”陈宏毅笑着说,希望加大对陨石与月壤的研究,早日揭开星际撞击、分离、重聚的面纱。
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