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“复制”月壤

2016年05月28日 浏览量: 评论(0) 来源: 南方都市报 发布者: 冯群星

     中国首个月球车““玉兔”成功“奔月”之前,曾在中国空间技术研究院反复测试。试验场里的模拟月壤,就是参照国家标准样品研制的。而中国模拟月壤的标准的建立者,就包括中国科学院国家天文台的行星科学家郑永春。近日,郑永春因为“不知疲倦”的公众科普,并向西方世界展示中国科学的成就,成为卡尔·萨根奖的首位华人获奖者。除了热衷科普,郑永春和合作团队,正在小鼠身上展开实验,比较月尘与PM2.5分别对小鼠的影响。

    真实月壤非常“金贵”

    中国曾从美国获赠1克样品

    郑永春本科学的是土壤和环境方向,主要做地球土壤研究。2002年,郑永春在中国科学院地球化学所攻读硕士期间,受著名的天体化学与地球化学家欧阳自远院士影响,转向月球土壤(以下简称月壤)研究。转向月球以后,虽然从“地上”转到了““天上”,但他选择了跨度相对较小的月球土壤作为研究对象。此前,全世界仅有美国于1994年和1998年分别发射了两颗月球探测器,国内研究月球科学的人是个位数。在导师王世杰、李春来、欧阳自远等前辈的指导下,郑永春几乎是单枪匹马推动了中国模拟月壤的研制。

    在当时,真实月壤非常“金贵”。在国外,关于月球资源利用和工程研究的项目一般采用模拟月壤来代替。苏联3次无人采样仅获得321克的样品,美国虽拥有381.7公斤的样品,但使用起来也非常严格和慎重。而中国曾从美国政府处获赠1克样品,国内只有中科院地化所等极少数单位用其中的0 .5g做过分析。以着陆器和月球车测试为例,需要很大的场地铺出月球表面的地形,建设月球模拟试验场,怎么可能拿珍贵的月壤样品做实验?

    走访国内多处火山群

    寻找模拟月壤的原材料

    目前世界各国研制出了很多种模拟月壤,包括美国的JS C-1、MLS -1、MLS -2,日本的MK S -1、F JS -1。而首次在中国成功制造模拟月壤C A S -1的人,就是郑永春。为了寻找最适合模拟月壤的原材料,郑永春走访了中国多处火山群。经过岩矿和地球化学的实验室分析,并与月球样品进行分析比对,郑永春最终采用了长白山龙岗火山群金龙顶子火山喷发的四海火山渣。郑永春采集了四海火山渣层中的黑色、黄色、褐色三种火山渣,带回样品重达150千克。经过反复比对,黑色火山渣的主要元素组成与真实月壤样品最相似。之后,还要添加攀枝花钛铁矿、烧结玻璃等岩石和矿物成分,并经过除杂、磨细等后期加工,模拟月壤C A S -1终于基本成形。

    2005年,郑永春的研究基本完成之际,中国绕月探测工程已正式进入实施阶段,主要利用C C D相机、微波辐射计等科学仪器,调查月球地形地貌和地质结构,对月表主要元素分布、月壤厚度等进行遥感探测。这些仪器发射前的科学定标,有部分使用了郑永春研制的模拟月壤来进行。在C A S - 1的基础上,2008年,郑永春参与研制的低、高钛玄武质模拟月壤标准样品获得了两项国家标准样品证书,明确了模拟月壤的研制流程与方法。此后,中国绝大多数与月壤有关的研究和实验,都在这一基础上展开。2013年中国首个月球车“玉兔”成功“奔月”之前曾在中国空间技术研究院反复测试,试验场里的模拟月壤就是参照国家标准样品研制的。

    月尘对宇航员的伤害

    不亚于地球上的P M2 .5

    对探月工程来说,月球环境的模拟不可或缺,其中影响最大的是月球尘埃(以下简称月尘)。月尘是在光电效应、太阳风辐照作用下带电之后,弥漫在月表空间的月壤颗粒。月球上没有水、风或者是生命活动,月尘由岩石碎屑、角砾、撞击熔融玻璃等物质组成,不像地球上的尘埃颗粒那么细腻,磨损性很强。搞清楚月尘的性质,对着陆器、月球车、摄像镜头,包括航天服等的参数设计都有着重要作用。

    郑永春介绍,尽管宇航员的航天服是密闭的,但在进出飞船的过程中,仍然会将粘附的月尘带入登月舱。依据现有研究判断,超微细又棱角尖锐的月尘一旦吸入过量,有可能引发发烧等排异反应,甚至类似于尘肺病的致死效应。目前,郑永春正在进行月尘的相关研究。“别小看月尘,它对宇航员的危害可能比地球上的P M2 .5还要大。”郑永春说,目前他已经和医科大学的同行们在小鼠身上展开实验,比较月尘与P M2 .5对小鼠的影响。

    另一面

    科普不是“不务正业”社会价值“不比科研差”

    郑永春此次获得的卡尔·萨根奖,是科学传播的奖项。卡尔·萨根是上世纪80年代美国著名的行星科学家,他热衷于科普工作。1998年,为了纪念萨根,美国天文学会行星科学分会以其名字设立奖项,旨在表彰那些在公众传播方面作出杰出贡献的科学家。郑永春也试图用自己的努力证明:科学家可以兼顾科研与科普工作,做科普不是“不务正业”,其社会价值“一点儿都不比科研差”。

    让月球、火星“接地气”

    在中国科学院读博期间,郑永春接触到科普文章的写作。过程并非一帆风顺,他笑言自己是从“敢于写烂文章”开始,慢慢摸索出科普的规律和技巧。在郑永春看来,科普不是高高在上的灌输,而是在跟公众平等交流的过程中,向他们介绍专业的知识和方法。尤其是科普涉及到的知识面很广,科学家也会遇到难以把握的情况,同样需要去学习和思考。

    工作后,郑永春继续从事月球与行星地质的研究。科普方面最常写的,也是月球、火星、太空探索等方面的文章。翻一翻郑永春的科普文章,会发现他把典故俗语都用得很“溜”:《行星际超远距离飞行的“葵花宝典”》、《冥王星探秘:从暗淡圆点到活力萌王》、《火星从来就不是一场说走就能走的旅行》……原本隐没于科研机构内的行星知识,在郑永春的加工下走近了大众。为了把看上去太“高冷”的行星科学知识讲得接地气,他琢磨出不少方法。其中最重要的一条,就是让这些知识与老百姓身边的事物发生联系。比如,讲月壤的形成主要由机械破碎作用主导,因此棱角都非常尖锐,他用砸玻璃来做比喻。月壤颗粒就像砸碎之后的玻璃渣,会对航天服产生磨损。这么一来就很形象,公众也好理解。

    “萨根效应”是做科普最大障碍

    值得注意的是,萨根的科普之路既有鲜花也有荆棘:不少同行认为做科普降低了科学家的身份,是不务正业、哗众取宠的表现。“萨根效应”在中国同样存在,郑永春觉得这是科学家投身科普的最大阻碍。“我有位朋友是著名大学的正教授,也热心做科普,但听到同事说‘我又在电视上看到你了’,搞得心里惴惴不安,挺不是滋味。”他说,科学家其实很少从科普中获得物质奖励,做科普的动力往往源于自身的责任感和来自受众的成就感。但对于最重视声誉的科学家来说,这样的动力常常敌不过科学界的不理解带来的压力。“说你是为了出名,不好好搞研究,谁还愿意做?”

    郑永春曾见过很多尝试做科普的科学家,在不受认可的大环境中最终选择放弃。“中国有世界上最大规模的科研人员队伍,可我们绝大部分青少年在上大学之前根本没有见过科学家,在日常生活和热点事件中也没有科学家发出专业、理性的声音。”在他看来,社会发展需要科学,科学缺位的地方,伪科学就会占据领地。联系到此前曾广泛流传的伪科学理论“生吃茄子能吸油减肥”、“2012年世界末日”,郑永春说:“科普的重点不是灌输知识,而是传递科学精神,让每一个人都学会独立思考,通过实验和逻辑推理,形成自己的判断。”

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