在“月尘”中寻宝

48人小组、7天完成实验、16天投出第一篇论文……

10月19日，中国科学院发布了对嫦娥五号月球科研样品取得的最新研究成果，这是首批由我国科学家主导独立完成的嫦娥五号月球科研样品研究成果。成果主要完成人之一、中国科学院地质与地球物理研究所（下称“地质地球所”）研究员李献华院士的话语中隐隐透着骄傲和自豪：“所有的研究都是在我们所完成的，这充分说明了我国的科研实力和创新能力。”

地质地球所和国家天文台主导，联合多家研究机构通过3篇《自然》论文和1篇《国家科学评论》论文，报道了围绕月球演化重要科学问题取得的突破性进展。其中，3篇《自然》论文于北京时间10月19日同期上线。

研究证明，嫦娥五号月球样品为一类新的月海玄武岩，对着陆区岩浆年龄、源区性质给出全新的认识，月球最“年轻”玄武岩年龄为20亿年，其晚期岩浆活动的源区并不富集放射性元素，并且月幔源区几乎没有水。

而这些研究成果的背后，科研人员的“原材料”仅为地质地球所一共获得的5克样品。这些样品是如何被研究的？让我们看看月壤研究背后的故事。

奔月前布下的“棋阵”

要解决科学问题，首先得有研究对象，而研究月球最好的对象之一，就是“月壤”。

中国科学院院士、嫦娥工程顾问欧阳自远在谈及“月壤”重要性时说：“‘抓土’是有讲究的，嫦娥五号可不是随便抓了一把土回来。”

我国在2004年开启的探月工程——嫦娥工程布局了“绕”“落”“回”三步走战略。嫦娥一号、嫦娥二号实现了“绕”月;嫦娥三号实现了“落”月，嫦娥四号实现了月球背面的软着陆;2020年着陆在月球风暴洋西北处吕姆克山附近的嫦娥五号，则成功完成我国首次地外天体采样返回任务，拿回了备受瞩目的“月球土特产”。

在此处采集“月壤”，可是大有讲究。欧阳自远表示，选择在风暴洋“抓土”，就是“希望对于月球距今30亿年以来的历史，增添一些我们中国科学家的突破和贡献”。他们相信，此地有着月球上最晚形成的玄武岩，而月球“晚年生活”的故事，就藏在里面。

可以说，这是在嫦娥五号奔月之前，就已经布好的“棋阵”。

这边厢，嫦娥五号在月球精准“抓土”，那边厢，38万公里之外的地球人实验室里，则在有针对性地开发能匹配月球研究课题的关键技术。

為有朝一日能破解月球的奥秘，科学家们摩拳擦掌。李献华介绍，自1999年开始，中国科学院便面向地球与行星科学，着手建设微区原位分析测试平台。技术储备就绪，他们开始“盼星星，盼月亮”。

怎样尽可能保证样品的“纯净”

地质地球所研究员杨蔚说：“月壤暴露在空气中会受到污染，我们在研究中要尽可能避免污染、尽可能使用无损分析方法或超微量有损分析，同时还要具有高空间分辨能力，保障研究结果的准确。”

杨蔚介绍了研究所月球样品洁净室的千级超净间，其中放置了3套充满高纯氮气的手套箱。月壤就是在这里被储存、处理和分析。为避免空气污染，科研人员在手套箱中进行操作。

“我们要控制与样品接触的气体，试剂和固体材料。”杨蔚介绍，因为月球上水含量极低，也没有氧气，“我们要保证手套箱中水和氧气的含量低于百万分之一。”他的语气中略有遗憾，“不过只要对样品进行研究，就不可避免地会有损耗，无论是在分选月壤颗粒时，还是使用仪器分析时。”

样品比尘埃更细，

怎么找到那颗“最有故事”的月壤

月壤样品更像是一把灰尘，“嫦娥五号取得的月壤非常细，均值只有60微米，比阿波罗登月取得的月壤还要细。”李献华伸出手掌，吹了口气，“这样吹口气就没了。”

每一粒月壤都很珍贵，但对科学研究来说，每一粒月壤研究的问题都不同，怎样才能找到那粒“最有故事”的月壤颗粒？李献华说，比如地质科学研究上最重要的定年矿物，“我们采用放射性同位素方法定年，最好的样品就是含锆的颗粒，如何挑出最合适的样品成了关键。”

地质地球所所长吴福元院士“隆重”介绍了所里的“秘密武器”——技术员马红霞。她有一双独特的巧手，能快速自如地操控每一颗细如尘埃的样品。“我们所一直从事地质研究，这样的技术员是在我们所锻炼出来的，也是所里的‘宝贝’，现在国内外很多科研机构遇到分离样品的难题时，都要向我们借人。”只要将合适的颗粒挑选出来制备成好样品靶，后面的事情就可以交给仪器去做了。

同样的样品怎么做出最好的研究

月球样品极其珍贵，不仅要有借有还，更要最大限度地减少损耗。李献华说：“当时我们团队借了3克样品，还了2.85克。仅消耗0.15克，我们就完成了第一批研究任务。”

如何用最少的样品做出最好的结果，在同行竞争中脱颖而出？

吴福元说，这既得益于地质地球所的科学积累，更得益于“技术先行”的实验平台。“地质学科是一门与实验联系极其紧密的学科，我们所建立了通用的实验平台——公共技术中心，购置了例如离子探针、纳米离子探针等仪器。”平台凝聚了一支稳定的工程师队伍，在研究过程中，科学家与工程师紧密结合，发明了独特的技术和方法，将仪器调试到最佳状态，用吴福元的话说，是将仪器的能力“用到极限”。李献华说：“例如在定年过程中，我们改进了离子探针仪器的关键硬件，实现了小于3微米束斑精确测试。可以说，这样的精度国际上没几家能做到。”

据悉，嫦娥五号月球样品第二轮申请工作已经开始，月壤将告诉我们更多有关月球的奥秘。吴福元说：“作为一名科技工作者，能参与月球研究，这是一件幸事！中国科学家已经准备好了，我们对未来充满期待！”（本刊综合）