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新技术实现月壤粒度和矿物组成同时测定

2022-07-06 09:18:10 | 来源: 科技日报 | 责编: 陈晨
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  如何尽可能降低损耗,测试嫦娥五号月壤样品的粒度和矿物组成?7月5日,科技日报记者从中国地质大学(武汉)获悉,该校佘振兵、汪在聪教授科研团队在月壤研究中取得新进展,团队开发了一种样品消耗极低的新技术,可同时测定月壤的粒度和矿物组成。这对解释月球深空探测轨道遥感光谱数据、理解月球岩浆活动和空间风化过程具有重要意义。相关研究成果在《中国科学:地球科学》杂志中英文版同时在线发表。

  去年7月,该校地球科学学院教授汪在聪领衔的团队申请到嫦娥五号首批月球样品,共200毫克。“样品非常珍贵,可允许的损耗量仅为50毫克,要出更多研究成果,我们只能尽可能降低损耗。”汪在聪介绍,20世纪70年代以来, 科学家开始使用各种手段研究月壤样品,前人所采用的方法通常需消耗较多样品,并难以同时获得矿物组成和粒度、形貌等多方面信息。

  该研究团队基于拉曼光谱微颗粒分析技术,开发以极低样品损耗量,同时测定颗粒样品粒度和矿物组成的新方法,成功运用到嫦娥五号月壤样品研究。这一研究技术在月壤研究中的应用在世界上尚属首次,以往技术通常只能开展粒度或矿物组成其中一项研究。

  据介绍,该研究每次仅需约30微克样品,获取多维度信息的同时,将样品损耗降到最低,且样品制备简单,极大降低可能带来的样品污染问题。此外,该方法可在短时间内快速建立一个矿物粒度和组成的多元化信息数据库,有助于发现稀有矿物相。该方法进一步发展,将为未来火星和小行星等其他天体返回的微颗粒样品,进行快速分析提供关键技术支撑。

  研究发现嫦娥五号月壤样品平均粒度为3.5微米,且呈单峰式分布,表明其具有较高成熟度,即受到的太空风化强烈。“矿物粒度是指颗粒直径,最细的面粉平均粒度超过100微米,嫦娥五号月壤样品比面粉还细几十倍。”汪在聪表示,月壤粒度的测定对研究太空风化过程具有重要作用。

  同时,研究团队还建成一个月壤矿物光谱数据库,分析颗粒并进行自动识别,获得每一种矿物相的粒度和体积等信息,计算得出不同粒径下矿物的模式丰度。研究人员发现在1至45微米粒度范围内的矿物组成为:辉石、斜长石、橄榄石、铁钛氧化物、玻璃等。该研究还识别出月壤中一些微量矿物相,如磷灰石、石英、方石英和斜方辉石等,其中斜方辉石的发现为首次报道,这表明嫦娥五号月壤中可能含有极少量月球高地物质。

  上述成果为解译嫦娥五号着陆区的风暴洋北部地区光谱遥感数据,提供地面实况信息,并为理解该区域深部和表面演化历史提供了新视角。(记者吴纯新 通讯员王俊芳)

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