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在0.15克「月塵」中尋寶——月壤研究背後的故事
2021-10-21 08:44 作者:dl001 來源:光明日報 VIEW:
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後的故事。
怎樣儘可能保證樣品的「純淨」
地質地球所研究員楊蔚說:「月壤暴露在空氣中會受到汙染,我們在研究中要儘可能避免汙染、儘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淨室的千級超淨間,其中放置了3套充滿高純氮氣的手套箱。月壤就是在這裡被儲存、處理和分析。為避免空氣汙染,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,怎麼找到那顆「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,「我們採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鍊出來的,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製備成好樣品靶,後面的事情就可以交給儀器去做了。
同樣的樣品怎麼做出最好的研究
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,這既得益於地質地球所的科學積累,更得益於「技術先行」的實驗平台。「地質學科是一門與實驗聯繫極其緊密的學科,我們所建立了通用的實驗平台——公共技術中心,購置了例如離子探針、納米離子探針等儀器。」平台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,發明瞭獨特的技術和方法,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體,達到小於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,我們處於國際領先地位。」
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!」
(本報北京10月19日電 本報記者 齊芳)
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