東西問(wèn)丨港大月壤研究領(lǐng)銜人錢煜奇:探索月球有何現(xiàn)實(shí)意義?
中新社香港9月28日電 題:港大月壤研究領(lǐng)銜人錢煜奇:探索月球有何現(xiàn)實(shí)意義?
——專訪香港大學(xué)地球科學(xué)系博士后研究員錢煜奇
中新社記者 曾平
嫦娥五號(hào)月球采樣返回器2020年12月帶回1731克珍貴月壤,來(lái)自香港大學(xué)的年輕地質(zhì)學(xué)家錢煜奇順利通過(guò)國(guó)家航天局探月與航天工程中心審核,獲得其中822.6毫克作研究,希望解開(kāi)20億年前月球火山噴發(fā)之謎。
目前為香港大學(xué)地球科學(xué)系博士后研究員的錢煜奇由此開(kāi)創(chuàng)香港科研界先河,成為首個(gè)香港月壤研究團(tuán)隊(duì)的領(lǐng)銜人。錢煜奇近日接受中新社“東西問(wèn)”專訪,講述他與月球的淵源以及他心中的月球研究終極愿景。
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現(xiàn)將訪談實(shí)錄摘要如下:
中新社記者:您最初對(duì)月球的興趣來(lái)自哪里?
錢煜奇:我從小就對(duì)探索宇宙比較好奇。小學(xué)和初中時(shí),我看了一些科幻電影,比如《星際穿越》,這些作品的背景一般都是外太空,感覺(jué)到了新世界一樣,讓我非常好奇。我初中看了霍金寫的著名的《時(shí)間簡(jiǎn)史》,當(dāng)中最感興趣的就是關(guān)于宇宙的這部分。這些都是在我小時(shí)候就埋下了種子。
然后我在中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(地大)讀書,本科專業(yè)是地質(zhì)學(xué)。我逐漸接觸到了月球探測(cè)方面的任務(wù),2013年嫦娥三號(hào)發(fā)射就是我本科入學(xué)那年。地大很多老師研究嫦娥三號(hào),讓我覺(jué)得深空探測(cè)離我們并不遠(yuǎn),地大學(xué)生可以利用專業(yè)知識(shí)做實(shí)際工作。我就覺(jué)得也可以像我小時(shí)候看的科幻電影里那樣,尤其《絕世天劫》,講一個(gè)鉆工去小行星上打鉆,然后拯救了地球。打鉆就是我們地大學(xué)生會(huì)干的事,就感覺(jué)這種很科幻的事已經(jīng)可以照進(jìn)現(xiàn)實(shí)。
東方科學(xué)家尤其是中國(guó)科學(xué)家,從小都聽(tīng)說(shuō)過(guò)嫦娥奔月的故事。我研究的很多區(qū)域,用望遠(yuǎn)鏡就能看到,嫦娥五號(hào)著陸區(qū)就在面向月球的左上方,而月球的暗色區(qū)域,中國(guó)人把它形容為“兔子”,就是月球上的黑色玄武巖。所以在研究月球的時(shí)候,我一直覺(jué)得它是美麗星球。
中新社記者:研究月壤有何現(xiàn)實(shí)意義?
錢煜奇:首先是科學(xué)意義。月壤是在月球表面形成、由玄武巖或斜長(zhǎng)巖的碎屑組成的混合物,還有一些因?yàn)樽矒粜纬傻牟AУ取Mㄟ^(guò)研究月壤中的玄武巖,可以了解火山噴發(fā)的過(guò)程。而斜長(zhǎng)巖可能是月球巖漿洋演化階段形成,可以幫助了解月球早期的歷史。這個(gè)早期歷史與地球是非常相關(guān)的,因?yàn)樵虑驇r漿洋形成或是因?yàn)橐粋€(gè)跟火星一樣大小的天體和當(dāng)時(shí)的地球相撞,月球就是這次撞擊飛濺出來(lái)的東西匯聚形成的,撞擊把月球表面全部熔融,形成了熔巖的海洋。
然后是工程意義。隨著人類逐漸登上月球,可能需要原位利用月球資源,把所有需要的東西都由地球往月球帶,成本非常高。月球上造房子可以把月壤當(dāng)作建材。有的研究團(tuán)隊(duì)把月壤燒結(jié)成磚,認(rèn)為這個(gè)磚具有非常優(yōu)秀的性質(zhì),可以保溫、有一定抗壓性。若以后要在月球上建基地,月壤做出來(lái)的磚有很重要的意義。
另外就是從月壤中提取有用資源,比如氦-3,這可能是未來(lái)可控核聚變的重要材料。月球上氦-3的含量比地球上多,多的量是數(shù)量級(jí)的。而且月球表面的鈦含量有些地方比較高,可以提取鈦鐵礦進(jìn)行還原,獲得鐵礦資源。當(dāng)然現(xiàn)在這些研究都處于比較初步的階段。
中新社記者:您和團(tuán)隊(duì)的研究目標(biāo)是什么?
錢煜奇:我們主要關(guān)注科學(xué)價(jià)值,進(jìn)行火山學(xué)研究,分析月球樣品的起源、演化過(guò)程。我們申請(qǐng)的月壤主要是玄武巖顆粒,玄武巖是月球上火山噴發(fā)所形成,這些巖漿來(lái)自月球比較深部的月幔,可能是幾十公里的深度,月幔熔融之后,巖漿上升,到月表噴發(fā),過(guò)程非常復(fù)雜,有很多控制因素,要在里面找到關(guān)鍵控制因素,這是比較困難的。
月球是逐漸冷卻的,30億年前月球上火山噴發(fā)比較劇烈,我們沒(méi)有比30億年更年輕的樣品,直到嫦娥五號(hào)帶回來(lái)的樣品,現(xiàn)在已經(jīng)確定它的年齡是20億年,我們就要解釋為什么在這個(gè)時(shí)候有20億年左右的噴發(fā),為什么之前美國(guó)人和蘇聯(lián)人沒(méi)有把這樣的樣品帶回來(lái)。
我們可以通過(guò)月壤研究,去反映月球內(nèi)部的性質(zhì)。最終的目標(biāo)是重建火山的噴發(fā)過(guò)程,更好地了解20億年前月球火山噴發(fā)是怎樣的狀態(tài)。這個(gè)研究應(yīng)是嫦娥五號(hào)去那邊著陸的一個(gè)終極問(wèn)題。我們的科學(xué)問(wèn)題非常專注,我覺(jué)得應(yīng)該有信心一年之內(nèi)把它做出來(lái)。
中新社記者:您過(guò)去對(duì)月球有哪些研究?接下來(lái)的工作有哪些?
錢煜奇:我做月球科研有六七年的時(shí)間,一開(kāi)始沒(méi)樣品,主要基于遙感數(shù)據(jù)。在肖龍教授的帶領(lǐng)下,我分析了嫦娥五號(hào)著陸區(qū),進(jìn)行了地質(zhì)填圖,發(fā)現(xiàn)東部的地質(zhì)單元很年輕。后來(lái)我們推薦嫦娥五號(hào)著陸到東部的這塊區(qū)域,最后也是著陸在那,驗(yàn)證了我們的一些推論。此外,我們對(duì)著陸點(diǎn)也進(jìn)行了分析,提出嫦娥五號(hào)月壤應(yīng)是以原位玄武巖為主,可能也有少部分外來(lái)物質(zhì),所有這些研究都為申請(qǐng)嫦娥五號(hào)樣品打下了很好基礎(chǔ)。
我們首先要做的是挑取有意思的顆粒,拿到的月壤是粉末樣品,由直徑大概50微米左右的顆粒組成,希望能夠挑選顆粒比較大的玄武巖顆粒出來(lái),剩下的顆粒,因?yàn)闃悠窊p耗限制,可能不會(huì)去動(dòng)它。然后是制靶,在顯微鏡下觀察,需要把月壤顆粒埋在樹脂靶中,然后拋光,才能研究。完成這兩步,就可以通過(guò)電子探針、掃描電子顯微鏡等對(duì)樣品進(jìn)行研究。在未來(lái),中國(guó)有特別多的任務(wù),嫦娥六號(hào)也會(huì)采樣返回,希望在港大建立起分析月球樣品的方向,未來(lái)能持續(xù)地獲得深空探測(cè)樣品來(lái)研究。
中新社記者:東西方在太空研究方面各有何特點(diǎn)?全球科學(xué)家對(duì)于月球研究有哪些前沿合作方向?
錢煜奇:任務(wù)的組織方式有些不同。西方是“小而精”的方式,會(huì)比較專注具體科學(xué)問(wèn)題。我們國(guó)家是有組織科研,服務(wù)國(guó)家重大戰(zhàn)略。以中國(guó)科學(xué)院為代表的團(tuán)隊(duì),有世界最好的儀器,有非常多的人力資源和經(jīng)費(fèi)支持,來(lái)把儀器調(diào)到最頂尖的狀態(tài),從而得出更好的數(shù)據(jù)。
作為中國(guó)科學(xué)家,我想說(shuō)的是中國(guó)提供了非常多的國(guó)際合作機(jī)遇。比如嫦娥六號(hào)明年年中發(fā)射,要去月球背面采樣,它會(huì)搭載4臺(tái)國(guó)際上的載荷,包括歐洲空間局的月表負(fù)離子分析儀等。
我們國(guó)家計(jì)劃在21世紀(jì)30年代建設(shè)國(guó)際月球科研站,正在積極爭(zhēng)取各個(gè)國(guó)家參與。我相信在中國(guó)的領(lǐng)導(dǎo)下,會(huì)有非常多的國(guó)際合作,尤其是在月球探測(cè)和資源利用方面,也會(huì)帶動(dòng)廣大的沒(méi)有獨(dú)立月球探測(cè)能力的第三世界國(guó)家,進(jìn)行月球方面的工作。
月球南極是特別火的研究區(qū)域,因?yàn)檫@里有水冰資源,可電解產(chǎn)生氧氣和氫氣,這是航天器非常重要的燃料。月球南極日照時(shí)間很長(zhǎng),有利航天員工作。并且月球南極的艾肯盆地是月球上最大的撞擊盆地,或能挖掘和采集比較深的物質(zhì),具有重要的科學(xué)意義。月球南極區(qū)域非常小,美國(guó)和中國(guó)在月球南極的著陸點(diǎn)可能只相差幾十公里,若把數(shù)據(jù)共用起來(lái),可以非常好地了解月球南極區(qū)域的整體特征。
中新社記者:您覺(jué)得月球研究的終極夢(mèng)想是什么?
錢煜奇:我認(rèn)為近10年甚至20年來(lái),最大的研究成果,就是嫦娥五號(hào)在月球正面風(fēng)暴洋北部的地區(qū),采回至今人類采回來(lái)最年輕的月海玄武巖。此外,發(fā)展比較大的還有對(duì)月球上水的研究,多國(guó)科學(xué)家的工作都證明月球上應(yīng)該是存在水的。更有意思的是,有科學(xué)家認(rèn)為月球表面不僅有以羥基形式存在的水,甚至有水分子,這不很容易解釋,因?yàn)樵虑虮砻娣浅@淝覜](méi)有大氣,若有水分子,應(yīng)會(huì)馬上揮發(fā)。
我覺(jué)得月球研究的終極夢(mèng)想就是把人送上月球長(zhǎng)時(shí)間居住,這個(gè)夢(mèng)想其實(shí)離我們已經(jīng)不遠(yuǎn)。剛才提到的國(guó)際月球科研站,還有美國(guó)的阿爾忒彌斯任務(wù),可能在未來(lái)10年就能將人送到月球,會(huì)像中國(guó)或其他國(guó)家在地球南極的科考站一樣,有人長(zhǎng)期駐守。當(dāng)然月球環(huán)境可能整體而言并不適合人類居住,研究月球可能只是作為探測(cè)深空的跳板,比如在月球上獲得的這些技術(shù)能力,可以用到火星上。星體的重力,對(duì)火箭能飛多遠(yuǎn)有很大影響,地球表面的重力加速度約是月球表面的6倍左右,使用相同火箭在地球上飛是沒(méi)有在月球上飛得遠(yuǎn)的,若我們要飛到外太陽(yáng)系,在月球上發(fā)射火箭會(huì)比在地球上發(fā)射火箭燃料要省得多,我們也能飛到更遠(yuǎn)的地方去。(完)
受訪者簡(jiǎn)介:
錢煜奇,2022年12月在中國(guó)地質(zhì)大學(xué)獲得行星地質(zhì)學(xué)博士學(xué)位,及后加入港大擔(dān)任博士后研究員。在博士研究生期間,參與多項(xiàng)嫦娥五號(hào)相關(guān)研究,在著陸區(qū)地質(zhì)背景、模擬月壤研制、返回樣品分析等方面做出了貢獻(xiàn),成為嫦娥五號(hào)樣品分析的重要參考資料。研究成果多次在頂尖期刊上發(fā)表,并被引用超過(guò)400次,奠定了他在著陸區(qū)研究中的領(lǐng)先地位。
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