7月30日，據中國探月與(yu) 深空探測網報道，探月工程三期地麵應用係統目前已完成第二批月球科研樣品的處理，嫦娥五號任務第二批月球科研樣品信息上線發布。

　　就在不久前，第一批1731克的月球科研樣品成為(wei) 我國科學界的“香餑餑”。

　　7月12日，國家航天局探月與(yu) 航天工程中心在北京國家天文台舉(ju) 行嫦娥五號任務第一批月球科研樣品發放儀(yi) 式，13家科研機構成為(wei) 首批開展月球科研樣品研究的單位。其中，中核集團核工業(ye) 北京地質研究院（以下簡稱核地研院）得到了50毫克月球樣品。

　　7月16日，核地研院開箱啟用月球樣品，揭牌成立核地研院月球樣品分析檢測實驗室，宣布正式啟動嫦娥五號月球樣品科研工作。

　　月球，這片古人眼中的極陰之地，究竟蘊含著何種能量？核地研院的科研人員準備用什麽(me) 方法探尋這些能量？月球樣品究竟能揭示月球哪些奧秘？帶著這些問題，科技日報記者專(zhuan) 訪了核地研院。

核集團核工業(ye) 北京地質研究院月球樣品檢測實驗室武勇博士在手套箱中觀察月壤樣品 李仁攝

　　缺乏大規模試驗 人類對月球核能元素認識有限

　　對看過動畫片《機動戰士高達》的人來說，氦-3並不是什麽(me) 神秘的名詞。

　　“月球基地以氦-3作為(wei) 能源”幾乎是科幻作品設定的“標配”。作為(wei) 核聚變最理想的燃料之一，氦-3是許多科幻作品中的常客。它在地球上的含量非常稀少，在月球上卻十分富足。

　　據探月工程首任首席科學家、中國科學院院士歐陽自遠估算，全世界一年的總發電量隻需消耗約100噸氦-3，而月壤中的氦-3含量可滿足長達萬(wan) 年的地球能源需求。開發月壤中所蘊含的豐(feng) 富氦-3，對人類未來能源的可持續發展具有重要而深遠的意義(yi) 。

　　核地研院院長李子穎告訴記者，目前科學家對包括月球氦-3在內(nei) 的核能元素的認識，大多基於(yu) 非常有限的月球取樣以及天文物理和天體(ti) 遙感探測數據，資源評價(jia) 精準程度遠遠不夠。現有的月壤氦-3提取技術也僅(jin) 僅(jin) 是建立在少量月球樣品基礎上的實驗室數據，缺乏大規模試驗和係統性的驗證。

　　“解剖”月壤樣品 為(wei) 未來月球氦-3利用打前站

　　核地研院獲得的50毫克粉末樣品被置於(yu) 該院實驗大樓一樓一間實驗室的手套箱內(nei) 。該手套箱與(yu) 用於(yu) 核酸檢測的移動方艙手套設計原理相似。不同的是，該手套箱內(nei) 充滿氮氣，科研人員穿上白大褂，將手伸進手套箱，就能利用高倍光學顯微鏡進行礦物學觀察和分類，然後再分別利用惰性氣體(ti) 質譜儀(yi) 、電子探針、高精度激光剝蝕電感耦合等離子體(ti) 質譜儀(yi) 等設備，相繼開展氦-3含量、礦物組成、主微量元素含量等的測定，為(wei) 進一步的科學研究提供原始數據。

　　核地研院月球樣品分析檢測實驗室主任郭冬發告訴記者，核地研院想要從(cong) 事上述研究離不開一件殺手鐧——國內(nei) 為(wei) 數不多的Helix SFT稀有氣體(ti) 質譜儀(yi) 。該質譜儀(yi) 分叉管道設計，專(zhuan) 門測試氦同位素，具有極高的靈敏度和分辨率，檢測器配備法拉第杯和極低噪音電子倍增器，可實現對氦-3和氦-4的同時檢測，顯著提高測試準確度。與(yu) 此同時，圍繞此質譜儀(yi) ，實驗室還自主設計研發了雙真空鉭片加熱爐和緊湊的氣體(ti) 純化係統，並采用相關(guan) 軟件聯合控製，實現了對樣品中氦同位素的全流程自動化測試，顯著提高了測試精度。這些條件為(wei) 月壤樣品中氦-3含量的準確測試提供了重要保障。

　　核地研院月球樣品使用責任人黃誌新研究員認為(wei) ，通過研究，有望查明製約氦-3等聚變元素核素吸附能力的月壤成熟度等關(guan) 鍵科學問題，初步闡明嫦娥五號月壤樣品中氦-3的富集特征及機製；厘定嫦娥五號月壤樣品中氦-3的逸出特性和最佳提取溫度；查明月壤樣品的主、微量元素含量特征及對氦-3含量的製約；為(wei) 估算月球氦-3資源量和探索月球氦-3利用可行性提供科學數據支撐。

　　同時，黃誌新也表示，月球樣品具有特殊性，主要風險為(wei) 微細顆粒操作失誤（墜落、灑落等）和汙染風險。為(wei) 防止操作失誤，操作人員必須經過模擬操作訓練，並獲得操作許可證後，再開始正式處理月球樣品；為(wei) 控製汙染，研究人員在使用樣品過程中，需要盡可能避免使用易汙染的材料和試劑，同時建立預防未知風險因素預警機製。

　　樣本增加新“成員” 有望解開更多月球奧秘

　　月球的年代學研究既是一個(ge) 複雜的係統性工程，又是一個(ge) 在行星科學中極為(wei) 重要的基礎性研究工作，對於(yu) 揭示月球的形成及演化規律具有重要意義(yi) 。

　　基於(yu) 現有的從(cong) 月球返回樣品的年代學研究工作，科學家構建了月球地質年代的基本框架，但由於(yu) 樣品分布範圍有限，並不能代表整個(ge) 月球的情況，且留下了30—10億(yi) 年間無月球樣品的空白。

　　嫦娥五號采樣返回意味著具有明確采樣位置的月球樣品又增加了新的“成員”，並且此次重返月球有可能采集到更多來自不同地質背景、形成於(yu) 不同曆史時期的月球樣品，對完整還原月球曆史，真正全麵認識月球，認識地月係統，甚至認識整個(ge) 太陽係的存在有著重要的意義(yi) 。

　　值得一提的是，嫦娥五號采樣位置位於(yu) 風暴洋北部呂姆克山附近，有可能采集到克裏普岩（KREEP），該岩通常以富集鉀（K）、稀土元素（REE）、磷（P）、釷（Th）、鈾（U）元素為(wei) 特征，這為(wei) 研究鈾釷分布和富集特征以及KREEP岩的形成機製等這些目前未能解決(jue) 的關(guan) 鍵問題提供了有利條件。

　　從(cong) 長遠看，雖然月球的地質作用沒有地球的那麽(me) 複雜和頻繁，但充分認識月球的地質作用過程和月表特征，包括樣品形成時的環境和條件，對認識月球的地質曆史和演化仍舊非常重要，也可為(wei) 月球和地球的比較研究及兩(liang) 者的成因關(guan) 係提供依據，甚至對認識地月係統乃至整個(ge) 太陽係有著重要的意義(yi) 。

　　月球是一個(ge) 巨大的繞地軌道“空間站”，一個(ge) 地球引力之外的天然衛星，在人類向宇宙開拓時，可利用月球的原材料為(wei) 星際探索提供助力。開展核能裂變和聚變元素資源評價(jia) 研究可為(wei) 未來地球應用和星際開拓提供參考和支撐。

歡迎掃碼入群！

深圳科普將定期推出

公益、免費、優(you) 惠的活動和科普好物！