月壤就是月亮的土壤。2020年12月2日,嫦娥五號(hào)成功在月球挖取兩公斤樣品并安全送到返回器中。2020年12月17日1時(shí)59分,載著月壤的嫦娥五號(hào)返回器經(jīng)過(guò)三十八萬(wàn)公里的飛行,順利返回中國(guó)內(nèi)蒙古四子王旗著陸場(chǎng),中國(guó)至此有了自己的公斤級(jí)的月壤了。
迄今為止,中國(guó)是*三個(gè)取得月壤的國(guó)家、取得月壤量第二多的國(guó)家、四十多年來(lái)第一次取得月壤的國(guó)家??蓜e小看這兩公斤的月壤,它是從距地球38萬(wàn)公里遠(yuǎn)的月球上風(fēng)暴洋火山區(qū)上取得的,價(jià)值連城。1993年,大約0.2克的月壤樣品在蘇富比拍賣行拍出44.24萬(wàn)美元,折合每克為221.2萬(wàn)美元。以此推算,現(xiàn)在每克月壤的價(jià)值超過(guò)4000萬(wàn)美元,是黃金價(jià)格的60萬(wàn)倍。
去一趟月球不容易,為什么不多取點(diǎn)月壤呢?俗話說(shuō)“千里不捎針”。據(jù)探月工程三期副總設(shè)計(jì)師裴照宇介紹說(shuō),以兩公斤作為取樣重量值,設(shè)計(jì)嫦娥五號(hào)探測(cè)器的重量就達(dá)到了8.2噸,如果增加取樣重量,探測(cè)器體積和重量會(huì)大幅增加,超過(guò)火箭的運(yùn)載能力,因此兩公斤是合理的取樣量。前蘇聯(lián)三次取得月壤的量也只有326克,嫦娥五號(hào)一次取得月壤的量是其6倍.
那么,月壤有什么用呢?它是研究宇宙、地球和月球成因、年齡、環(huán)境等直接物質(zhì)。分析項(xiàng)目包括成分、成因、結(jié)構(gòu)、年齡、水分、粒度、粒形、密度、帶電、磁性、孔隙、比表面積等等。為此中國(guó)已經(jīng)成立了專門(mén)的實(shí)驗(yàn)室——中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)月球樣品實(shí)驗(yàn)室,對(duì)月壤進(jìn)行保存和開(kāi)展系列分析。相信隨著對(duì)月壤研究的深入,會(huì)有越來(lái)越多的研究機(jī)構(gòu)加入到分析研究中。
那么,如何對(duì)月壤進(jìn)行粒度和粒形分析呢?做為局外人,作為從事粒度粒形分析儀器制造和技術(shù)研究的專業(yè)廠家,我們提出兩點(diǎn)設(shè)想,第一種設(shè)想是在百特Bettersize3000plus激光散射+顯微圖像二合一粒度粒形分析系統(tǒng)中設(shè)計(jì)一個(gè)容積為1毫升的超小型微量樣品池,在盡量少地消耗樣品的前提下,利用這種既精密又能同時(shí)測(cè)量粒度和粒形兩種參數(shù)的特點(diǎn),同時(shí)實(shí)現(xiàn)粒度和粒形測(cè)量。
第二種設(shè)想是通過(guò)對(duì)電鏡照片進(jìn)行圖像處理,來(lái)得到月壤的粒度分布和粒形參數(shù)。這種設(shè)想是對(duì)分析其他項(xiàng)目的電鏡照片進(jìn)行粒度和粒形分析,不用另外消耗寶貴的月壤樣品,就能得到比較準(zhǔn)確的粒度和粒形數(shù)據(jù)。具體做法是取50-100幅月壤電鏡照片,通過(guò)“百特電鏡顆粒圖像分析系統(tǒng)”,將電鏡照片數(shù)字化,把顆粒的直徑、長(zhǎng)徑、短徑、圓形度、長(zhǎng)寬比、凸凹度等都計(jì)算出來(lái),后得出月壤顆粒的粒度分布和粒形參數(shù)。
地球巖土電鏡照片和粒度分布圖如下:
月壤巖土顆粒是什么樣子的呢?它含有哪些元素?有沒(méi)有元素周期表之外的新元素?有沒(méi)有放射性?遇水膨脹、團(tuán)聚還是崩解?遇空氣變不變色?含不含水分?自然狀態(tài)下的粒度是毫米級(jí)的、微米級(jí)的還是納米級(jí)的?粒形是球形、類球形、棱角形、長(zhǎng)條形、多孔形、扁形?顆粒帶正電荷還是帶負(fù)電荷?。。。所有這些神秘面紗,不久將被科學(xué)家一一解開(kāi)。
百特儀器走向市場(chǎng)的初期,一位德國(guó)用戶對(duì)來(lái)自中過(guò)的激光粒度儀有質(zhì)疑,百特德國(guó)代理商對(duì)他說(shuō):“你認(rèn)為下一個(gè)登上月球的是哪個(gè)國(guó)家?”那個(gè)用戶想了想說(shuō):“是中國(guó)嗎?”德國(guó)代理商說(shuō):“對(duì),就是中國(guó)。我訪問(wèn)過(guò)百特,那是一家很技術(shù)專業(yè)管理正規(guī)的公司。”現(xiàn)在,這家用戶已經(jīng)買了4臺(tái)Bettersize3000Plus。這是中國(guó)登月成就在上產(chǎn)生的積極影響,也是百特儀器走向世界時(shí)與中國(guó)月球探測(cè)工程的一個(gè)美麗的“邂逅”吧。