12月17日破晓，赴月“出差”23天的嫦娥五号返回器胜利降落在内蒙古四子王旗，嫦娥五号“挖土”使命顺当实现。此次使命共带回大概1731克月壤样品，之后，这些宝贵的月壤样品将进来科研平台，为人类打听月球、探索更渺远的深空提供重要参考。但是，嫦娥五号千辛万苦带回归的月壤样品为何一定要保证“原汁原味”，又是怎样做到的？看待这些用一点少一点的样品，科学家们筹办采纳怎样的方法进行剖析钻研呢？为此科技日报记者采访了相关专家。

 

　　剖析结果受影响已有前车之鉴

 

　　在采样、封装、运输、开舱、交卸的整个过程中，怎样保证此次嫦娥五号带回归的月壤样品不被污染是设计者们极为关注的疑问，直接关系到后续的剖析、钻研工作可否顺当开展以及月壤样品剖析的成果可否守信于人。

 

　　“地球大气中存在的氧气、水分，乃至地球情况中的各种微生物等，都有大概对样品造成污染。”嫦娥五号探测器系统副总设计师彭兢介绍，在阿波罗登月时代的两个案例能够非常好地证实这一点。“在对阿波罗带回的月壤样品进行剖析后，曾有科学家揭露月壤中是含水的，但这受到许多人的质疑，因为在阿波罗的样品运输、处理中都无法确保其未触碰地球的大气，而凭据咱们从地球上对于月球的观测，在月球正面的大片面区域是没有水冰的，即使有，在月球真空且直接受到太阳辐射等的情况条件下，也很快就挥发掉了。所以，相关结论并未得到学界的承认。”

 

　　“1969年，阿波罗12号登月后，宇航员造访1967年降落在月球上的勘查者3号，从曾经着陆两年多的探测器上取回了少许装备，用于钻研长期露出在月球上的装备是否会受到诸如月尘、高低温变更、太空辐射等的影响。但使人惊奇的是，后来有科研职员在装备内部检验出了一种地球上的微生物链球菌，对此科研职员提出了两种大概的注释，一是月球上确凿存在这种微生物，二是这种微生物是勘查者3号从地球带去的，在月球上生计了两年，没有被严酷的空间情况杀死。这两种注释，无论守信哪一种，都是使人震悚的，在其时惹起了很大的争议。后来，直到2000年，少许从事行星护卫的钻研者剖析其时的过程摄像，发现介入钻研的科研职员的衣服都是短袖，很不妨他们露出在外的皮肤上的微生物污染了样品，才得出了这样的错误结论。所以，后来美国国度航空航天局（NASA）改进了地外天体样品剖析的流程，以免再次发生这样的错误。”彭兢说。

 

　　“双保险”保证样品不被污染

 

　　此次对月壤样品的护卫要紧依赖于两层防护。首先是接纳漏率极低的密封封装装置。“在月壤样品还未返回地球时，无论是在月球表面的采样过程，还是在太空中的交会对接和样品转移过程，都能够保证真空情况，需求担心的是温度变更大概对样品变成影响。为此，科研职员将返回器中密封封装装置的温度连结在-25℃—55℃，这个温度与月球自己的温度局限（-180℃—130℃）相比变更很小，所以对月壤样品没有影响。分外是在返回器进来地球大气的过程中，只管返回器表面温度高达2000℃—3000℃，但密封封装装置内的温度依旧能够连结在这个区间局限内。”彭兢说。与此同时，嫦娥五号接纳的密封封装装置漏率极低，能够确保回到地球后，即使在地球大气中停顿72小时摆布，也不会有其余物质进来装置污染月壤样品。

 

　　第二层护卫是在返回地球后交接、运输和处理过程中的相关措施。当密封封装装置转交给科学家时，他们会使用一种特地的护卫装置来寄放密封封装装置，内部充了护卫性氮气。“氮气是一种惰性气体，参考以前的处理经验，科学家觉得其与月壤样品间不会发生反馈，所以在样品转移、运输过程中能非常大限制地护卫密封封装装置中的月壤样品。后续在地面试验室内翻开密封封装装置的过程中，钻研职员也需戴动手套在充氮的分外装置内处理密封容器和月壤样品，从而尽大概连结月壤样品的原始形状。”彭兢说。

 

　　为了留存和处理好月壤样品，地面应用系统的科学家们想尽办法，建设了特地的寄放设施和样品处理剖析试验室，订定了细致的操纵规程，尽大概保证月壤样品不被污染，从而获得正确可信的科研成果。

 

　　“多管齐下”勤俭宝贵样品

 

　　凝集了无数航天民气血与伶俐的1731克宝贵样品该怎么用、在哪些平台使用才气更地面发挥其代价，连续是人们关注的疑问。

 

　　所谓无损剖析，即在不妨碍或不影响被检验对象内部构造的前提下，对被检验对象内部及表面的布局、状况等进行检查和测试的技巧。“样品回归后凭据正常程序，要经由一个无损—少损—有损的剖析过程，以保证非常大的科学产出。”中国地质大学（武汉）地球科学学院教授肖龙说。无损剖析能够赞助钻研者打听样品的根基情况。吉林大学地球探测科学与技术学院教授赵玉岩表示：“当前多见的无损剖析好比X射线荧光光谱法，即是行使X射线光管发出的低级X射线引发样品中的原子，经历剖析样品中不同元素产生的特性荧光X射线波长（或能量）和强度，获得样品中的元素组成与含量消息。”

 

　　为了勤俭样品，在不得不妨碍样品时，钻研者也倾向于使用微量剖析，在这种剖析技巧中，被测物质的许可量通常仅大概为常量的百分之一，重量大概为1—15毫克。“好比激光剥蚀电感耦合等离子体质谱技术，该技术是将激光束聚集于样品表面使之融蚀气化，并经历载气将样品微粒载入等离子体中电离，经质谱系统进行质量过滤，非常后用汲取器划分检验不同质荷比的离子。这种技术直接剥蚀固体样品，以免了试剂污染、样品剖释不完全、易挥发元素丢失等疑问，而且消除了水和酸变成多原子离子搅扰。别的，微量技术手法还包含纳米离子探针技术、显微激光拉曼光谱、傅里叶变更红外光谱法等。”赵玉岩说，当前的剖析技术曾经首先向智能化、小型化、在线式及仪器联用方向开展，但针对月壤样品的宝贵性和分外性，还需求进一步完善剖析技巧，进步响应仪器的灵敏度和分辩率，研发新技术新技巧。

 

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　　月壤样品能报告咱们这些

 

　　经历对月壤样品的剖析，能够对钻研者确立的用以预算天体表面年龄的数学模型的结果进行校正。肖龙说：“已有的月球年月曲线是用人类现有的月球样品校正过的，根基笼盖从39亿年到30亿年，但从30亿年到十几亿年的数据由于短缺样品无法校正，此次嫦娥五号带回的样品恰好弥补了这段时间的空白。”

 

　　同时，此次获得的月壤还能够为人们打听月球地质演变提供重要参考。嫦娥五号着陆区是月球上范围非常大的晚期玄武岩之一，其获得的玄武岩样品比美国阿波罗决策和苏联月球16号获得的样品都要“年轻”。吉林大学地球探测科学与技术学院教授孟治国说：“玄武岩的年龄越小，意味着其源区越深。以这些采样为代表的深部月幔物质和以阿波罗决策玄武岩为代表的浅部月幔物质，在钛铁含量、矿物成分上肯定会存在迥异。钻研者有望从中获得晚期玄武岩源区地球化学和矿物学性质及其同位素和微量元素特性的新常识；打听喷射性元素钍（Th）的富积机制及其在后期火山举止中的作用；进步对晚期月球内部热演变历史的明白，进而检验和大概束月球热演变的模型，解读月球火山举止晚期的少许悬而未决的疑问。”

 

　　孟治国指出：“除了天文学平台，月壤对于微生物平台、资源平台等也有庞大作用。对于前者而言，确立永远月球基地是未来行星探测的重要开展方向之一。要实现这一指标，钻研微生物在月表的适宜性、月壤是否适用微生物开展和繁殖，是否适用农业开辟都是绕不开的疑问；而在月球资源方面，此次采样得到的是钛铁含量非常高的月壤物质，其中氦-3的含量也会更高，咱们等候此次采样剖析能对氦-3的含量、漫衍特性和漫衍规则有更高档次的明白。同时，钛铁矿自己也是一种重要的月球资源，钛、铁提取的副产物是人类生活必须的水，水电解后的氢和氧也是人类在月球开展科研举止的必需资源。”