新技術實現月壤粒度和礦物組成同時測定

如何盡可能降低損耗，測試嫦娥五號月壤樣品的粒度和礦物組成？7月5日，科技日報記者從中國地質大學（武漢）獲悉，該校佘振兵、汪在聰教授科研團隊在月壤研究中取得新進展，團隊開發了一種樣品消耗極低的新技術，可同時測定月壤的粒度和礦物組成。這對解釋月球深空探測軌道遙感光譜數據、理解月球岩漿活動和空間風化過程具有重要意義。相關研究成果在《中國科學：地球科學》雜誌中英文版同時線上發表。

去年7月，該校地球科學學院教授汪在聰領銜的團隊申請到嫦娥五號首批月球樣品，共200毫克。“樣品非常珍貴，可允許的損耗量僅為50毫克，要出更多研究成果，我們只能盡可能降低損耗。”汪在聰介紹，20世紀70年代以來, 科學家開始使用各種手段研究月壤樣品，前人所採用的方法通常需消耗較多樣品，並難以同時獲得礦物組成和粒度、形貌等多方面資訊。

該研究團隊基於拉曼光譜微顆粒分析技術，開發以極低樣品損耗量，同時測定顆粒樣品粒度和礦物組成的新方法，成功運用到嫦娥五號月壤樣品研究。這一研究技術在月壤研究中的應用在世界上尚屬首次，以往技術通常只能開展粒度或礦物組成其中一項研究。

據介紹，該研究每次僅需約30微克樣品，獲取多維度資訊的同時，將樣品損耗降到最低，且樣品製備簡單，極大降低可能帶來的樣品污染問題。此外，該方法可在短時間內快速建立一個礦物粒度和組成的多元化資訊數據庫，有助於發現稀有礦物相。該方法進一步發展，將為未來火星和小行星等其他天體返回的微顆粒樣品，進行快速分析提供關鍵技術支撐。

研究發現嫦娥五號月壤樣品平均粒度為3.5微米，且呈單峰式分佈，表明其具有較高成熟度，即受到的太空風化強烈。“礦物粒度是指顆粒直徑，最細的麵粉平均粒度超過100微米，嫦娥五號月壤樣品比麵粉還細幾十倍。”汪在聰表示，月壤粒度的測定對研究太空風化過程具有重要作用。

同時，研究團隊還建成一個月壤礦物光譜數據庫，分析顆粒並進行自動識別，獲得每一種礦物相的粒度和體積等資訊，計算得出不同粒徑下礦物的模式豐度。研究人員發現在1至45微米粒度範圍內的礦物組成為：輝石、斜長石、橄欖石、鐵鈦氧化物、玻璃等。該研究還識別出月壤中一些微量礦物相，如磷灰石、石英、方石英和斜方輝石等，其中斜方輝石的發現為首次報道，這表明嫦娥五號月壤中可能含有極少量月球高地物質。

上述成果為解譯嫦娥五號著陸區的風暴洋北部地區光譜遙感數據，提供地面實況資訊，併為理解該區域深部和表面演化歷史提供了新視角。