月球样品顺利抵达地球,对于中国的探月工程技术人员来说,应该是圆满完成了这次重要的航天任务。但是对于地面应用系统的科学家来说,月球样品的科学研究工作可以说才刚刚开始。那么,月球样品将如何存储、管理和研究呢?
这里就是中国探月工程地面应用系统的月球样品实验室,在这里的墙上写着12个字非常醒目,安全解封、科学处理,妥善存储。应该说这12个字既是标语,同时也是中国科研团队处理月球样品的一个标准。那么中国首次地外采样带回来的月球样品就将存储在这间实验室中,实验室究竟有什么奥秘?
位于中国科学院国家天文台的月球样品实验室承担着一项重要使命,就是月球样品的存储、管理和研究。在最新建成的月球样品实验室中,第一个屋子就是用于安全解封的科研装备。由于月球上是几乎真空的状态,和地球上存在很大的压差,安全解封就成了摆在科研团队面前的首个难题。
探月工程三期地面应用系统主任设计师 张广良:面临的最大的问题就是解封在月表真空环境下封装的设备,这个难题是我们通过不断的技术和验证,最终设计了一套方案,在真空条件下独立进行罐子的解封,在解封完之后我们再把样品转移到氮气环境下进行存储和处理。
科研团队介绍,由于月球样品产于高真空高还原的环境,很容易受到地球上氧和水的侵蚀、风化和氧化,因此在氮气环境下存储的过程中,还必须严格控制水和氧的指标。
探月工程三期地面应用系统主任设计师 张广良:我们知道月球土壤样品是粉末状的,很容易受到地球物质的污染,因此对它的外部环境,我们设计的是一个洁净室的条件,这样会最大限度减少地球颗粒物质对它的污染。
在月球样品实验室,记者看到,根据采样方式和样品使用的不同,此次采集回来的样品会分为钻取样品临时存储、表取样品临时存储、钻取样品永久存储和表取样品永久存储四大类。
探月工程三期地面应用系统主任设计师 张广良:根据我们采样返回样品的特点,因为有钻取样和表取样,因此我们把这两类样品就分门别类地设计不同的存储装置进行存储,这样才能够更妥善地保管我们的样品。在实际过程中,我们要根据科学研究的实际需求来进行分样,必须严格遵守一定的操作规程,保证月球样品在最终分析的时候,确保样品量既能适用于科学研究,又不会浪费。
月球样品研究工作将有序开展
除了存储、管理之外,如何研究月球样品,更是备受关注。70年代,美国曾送给我国1克月球样品,我国科学家利用其中的半克样品深入研究,就发表了多篇科研文章。
这次,嫦娥五号采集回来的月球样品约为2公斤,可以说是弥足珍贵。我国科学家究竟会利用这些月球样品进行哪些研究?研究月球样品又有哪些独特之处呢?
探月工程三期地面应用系统主任设计师 周琴:嫦娥五号样品是我国首次进行月面自动采样返回的任务,返回的月球样品十分珍贵,因此我们希望能够全面地对月球样品开展一些科学研究工作,比如说它的各种物理参数、化学成分、矿物组成以及实验室光谱等等。想了解月壤的一些基本特性,然后为我们以后下一步的工程任务,甚至于以后建立月球基地,然后获得一些基本的信息和参考。
在进行样品研究的千级洁净间内,配备了多台充氮密封的实验操作台。操作台内的物性分析测试设备,可以进行物理参数特征的研究。扫描电镜、电子探针、X射线荧光分析仪和各类光谱分析仪器,则可以进行月球样品的化学成分、矿物组成等分析研究。
探月工程三期地面应用系统主任设计师 周琴:我们首先考虑的肯定是尽量采用一些无损的分析方法,比如说一些显微镜下的光学特征的观察,还有实验室的光谱测量等等,这些测量都是在一些比较特殊的环境,比如像充满了高纯氮气的环境下进行的分析测试,尽量减少地球环境对于月球样品的影响。除此之外,我们还会做一些有损的化学成分的分析,当然这些分析我们都要进行全面综合的考虑,尽量以最小的样品用量获得更多的有用信息。
科研团队介绍,和研究月球陨石不同,月球样品有明确的采样位置,而且着陆器科学载荷获得的采样区数据,可以为月球样品研究提供更多的背景资料。月球样品所携带的信息,也将为人类研究月球,甚至研究地球本身的演化提供支撑。
探月工程三期地面应用系统主任设计师 周琴:地球上面现在有比较活跃的火山和板块运动,已经把地球早期演化历史信息消磨殆尽。所以我们立足于地球,想了解地球比较早期的演化历史的话,就寄希望于在月球保存的这些比较古老的演化历史信息,是否可以为我们解释地球早期演化历史提供一些线索。