科學(xué)家的浪漫想象：1.2億年前，一只小盜龍?jiān)谔炜诊w翔時可能曾看到月球火山噴發(fā)。地質(zhì)地球所供圖
■本報(bào)記者 馮麗妃
1月28日，北京懷柔雁棲湖畔朝陽鋪灑。中國科學(xué)院大學(xué)國際會議中心會場內(nèi)，中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所（以下簡稱地質(zhì)地球所）研究員李秋立接過紅色燙金證書，現(xiàn)場掌聲雷動。
當(dāng)天，李秋立和4位“戰(zhàn)友”——同所研究員胡森、陳意、楊蔚及中國科學(xué)院國家天文臺（以下簡稱國家天文臺）副研究員周琴，共同獲得2025年度中國科學(xué)院杰出科技成就獎基礎(chǔ)研究獎。
這支平均年齡“四十啷當(dāng)歲”的團(tuán)隊(duì)，站在人生與科研的“中場”，如同精準(zhǔn)咬合的齒輪，嵌在中國探月工程的宏大機(jī)器中。他們用一粒粒微小的月壤，揭開了月球晚期演化歷史與機(jī)制的秘密，讓中國人的發(fā)現(xiàn)不斷刷新人類對月球演化的認(rèn)知。
解密者
2021年7月12日，是胡森記在心底的日子。那天，他第一次見到嫦娥五號月壤——細(xì)如面粉、極易黏附。如何將其制備成適合巖礦分析的靶樣，成為擺在他面前的首道難題。
作為“新手”，他激動、緊張，卻不慌亂。為確保“快出成果、出好成果”，他們已經(jīng)提前用阿波羅月塵反復(fù)演練，打磨出一套“CT掃描—鏡下挑選—元素掃描—靶樣制備—巖相分析—微區(qū)分析”的全流程方案。
技術(shù)在手，心中篤定。他與同事僅用0.15克月壤，7天完成分析，16天論文完稿，100天內(nèi)在《自然》發(fā)表3篇論文，創(chuàng)下了月壤研究的“中國速度”。他們對嫦娥五號月壤樣品年齡、源區(qū)性質(zhì)和水含量3個科學(xué)問題展開研究，發(fā)現(xiàn)20億年前月球還“活著”，噴發(fā)過滾燙的巖漿，比此前預(yù)計(jì)的30億至28億年前推遲了整整10億至8億年。
過去，美蘇樣品揭示了月球30億年前的早期演化片段。如今，中國科學(xué)家的研究則為了解月球晚期演化補(bǔ)上了關(guān)鍵拼圖。
嫦娥六號帶回的人類首份月球背面樣品，帶來了全新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。嫦娥六號的巖石類型遠(yuǎn)比嫦娥五號的更復(fù)雜。周琴記得，樣品最初返回地面實(shí)驗(yàn)室檢查分選時，他們發(fā)現(xiàn)不少淺色巖屑，原以為是深部月幔巖石，經(jīng)可見近紅外光譜檢測才知是蘇長巖，此外還有角礫巖、粘結(jié)巖等。
“巖石類型多，意味著可以挖掘的科學(xué)故事多，但樣品處理也難上加難。”周琴說。同時，由于著陸點(diǎn)位于月球最大、最老的南極-艾特肯（SPA）盆地中的阿波羅撞擊坑，區(qū)域上具有“大坑套小坑、老坑套新坑”的特點(diǎn)，因此樣品來源極為復(fù)雜。
李秋立團(tuán)隊(duì)主攻樣品定年。為找到具有代表性的新老年代樣品，他們通過“大海撈針”，從5克嫦娥六號樣品中甄選出108顆大于300微米的玄武巖顆粒。其中，107顆來自28億年前噴發(fā)的巖石，唯有一顆擁有42億年歷史——這是迄今人類在月球返回樣品中獲得的最古老月海玄武巖，證明月球背面火山活動持續(xù)了14億年，改寫了人們對月球背面熱演化的認(rèn)知。
“與美蘇相比，我們的研究特色在月球晚期，但也要針對月球形成初期的演化給出中國數(shù)據(jù)和理論模型，在國際上發(fā)出中國聲音。”李秋立說。
陳意團(tuán)隊(duì)主攻巖石學(xué)，負(fù)責(zé)尋找因撞擊形成的古老蘇長巖，這是破解月球最古老撞擊盆地——SPA盆地年齡的關(guān)鍵。然而，他們連續(xù)3天一無所獲，直到第4天才迎來轉(zhuǎn)機(jī)，一顆“疑似對象”出現(xiàn)了。它的外形與阿波羅蘇長巖相似，成分卻迥異。經(jīng)過一系列原位分析，團(tuán)隊(duì)最終確認(rèn)，這正是苦苦尋覓的目標(biāo)——來自大型撞擊熔融事件的產(chǎn)物。隨后團(tuán)隊(duì)一鼓作氣，陸續(xù)發(fā)現(xiàn)20余顆同類顆粒，將月球最古老撞擊“疤痕”的年代鎖定在42.5億年前。
“月球樣品研究要從細(xì)微處入手，唯有堅(jiān)持深入辨析，才能打開月球‘盲盒’，獲得新發(fā)現(xiàn)。”陳意說。
運(yùn)用在地球上磨煉熟稔的“絕技”對一粒粒微小月壤展開分析，研究團(tuán)隊(duì)不斷揭開月球演化的秘密。楊蔚主攻月球火山活動和形成機(jī)制，發(fā)現(xiàn)月背玄武巖來自“超虧損月幔”，提出“先天貧瘠”說和“后期撞擊改造”說；胡森主攻月球水研究，發(fā)現(xiàn)1噸撞擊玻璃珠中可含1斤水，月背月幔比正面更干；李秋立團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)月球1.2億年前仍存在火山活動……這些研究成果不斷拓展人類對月球的認(rèn)知邊界。
“中生代”
在地質(zhì)學(xué)中，中生代是連接古生代與新生代的關(guān)鍵生物學(xué)演化階段；對于個人而言，四十啷當(dāng)歲的人生“中生代”，是承前啟后、扛起責(zé)任的年紀(jì)。
周琴至今記得，嫦娥五號樣品解封那天，中國科學(xué)院院士歐陽自遠(yuǎn)特意來到了實(shí)驗(yàn)室。看著樣品瓶里的月壤，他激動地說：“搞了一輩子探月工程，終于看到咱們國家自己的樣品了！”
那一刻，周琴突然懂了什么叫“責(zé)任”。周琴2013年加入國家天文臺，那時該研究團(tuán)隊(duì)已經(jīng)在布局建設(shè)月球樣品實(shí)驗(yàn)室。由于沒有參考模板，他們在時任國家天文臺副臺長李春來的指導(dǎo)下，專程到國外考察，最后形成300多頁的樣品操作方案，建起了國內(nèi)第一個月球樣品實(shí)驗(yàn)室。
“老一輩是種樹人，他們付出了很多心血。現(xiàn)在到了出成果的時候，我們不能辜負(fù)他們的期望。”周琴說。
李秋立和同事對此也深有體會。地質(zhì)地球所早在嫦娥工程立項(xiàng)之初就布局行星科學(xué)研究，在人才引進(jìn)、平臺建設(shè)、方法研發(fā)、人才培養(yǎng)等方面默默耕耘了20余年。例如，針對月壤顆粒細(xì)小的特點(diǎn)，分別組建具有微區(qū)定年、同位素分析、水含量測定、成分分析等多種功能的實(shí)驗(yàn)室。在原有儀器功能不足的情況下，研究人員研發(fā)和改進(jìn)關(guān)鍵部件，增強(qiáng)儀器功能，使得綜合研究能力達(dá)到國際領(lǐng)先水平。
“前輩領(lǐng)航，做戰(zhàn)略規(guī)劃；我們打仗，具體執(zhí)行。”李秋立說。
事實(shí)上，李秋立這代人，盡管沒有前輩“從0到1”的篳路藍(lán)縷，卻要面對“從有到優(yōu)、從追趕到跨越”的時代考題。
接到嫦娥五號樣品那一刻，楊蔚第一次深刻感受到了使命感。“航天人耗費(fèi)巨大的心血，采回如此珍貴的樣品。我們承載著樣品研究的使命，肩負(fù)著整個民族對月亮的向往。對于從事月球科學(xué)研究的人來說，這是何等的幸運(yùn)。”他深情地說。
拿到嫦娥五號、六號月壤的日子里，楊蔚始終處于亢奮狀態(tài)，“每天只睡三四個小時，沉浸在樣品研究中，一點(diǎn)都不覺得困”。
1983年出生的胡森自承擔(dān)月壤攻關(guān)任務(wù)后，加班、熬夜成了常態(tài)，一頭黑發(fā)漸漸變白。
為了搶占科研先機(jī)，在這批“中生代”的帶領(lǐng)下，很多青年科研人員都開啟了“歇人不歇儀器”的三班倒模式。樣品篩選、數(shù)據(jù)分析、論文撰寫一氣呵成，沒有人提條件，沒有人有怨言，他們的開拓性成果得到了國際科學(xué)界的廣泛認(rèn)可。
隨著月壤樣品研究的不斷深入，陳意愈發(fā)感受到，人類對月球的探索越深入，新發(fā)現(xiàn)與原有認(rèn)知的差異就越明顯。“當(dāng)嘗試提出更具創(chuàng)新性的見解時，來自國際同行的討論與質(zhì)疑也自然會增多。但這正是科學(xué)研究的魅力所在——在不斷‘打破與重建’的過程中，推動人類對月球的了解進(jìn)一步深入。”他說。
追夢人
手捧榮譽(yù)證書，李秋立的內(nèi)心有感動，也有責(zé)任。
“獎?wù)率抢锍瘫切缕瘘c(diǎn)。獲獎的喜悅是短暫的，科學(xué)發(fā)現(xiàn)帶來的快樂才更持久。”當(dāng)記者追問感受時，他笑著說，“做得越多，發(fā)現(xiàn)的問題也就越多。我們要用更多的研究、數(shù)據(jù)，不斷驗(yàn)證、修改甚至推翻原有理論，形成屬于中國的新理論，讓人類對月球演化的認(rèn)知更深刻、更清晰。”
在胡森看來，中國的深空探測雖起步晚，卻發(fā)展迅猛，月球探測“六戰(zhàn)六捷”。更多行星探測樣品的返回，將為中國孵化月球與行星科學(xué)理論創(chuàng)造重要契機(jī)。
如今，中國深空探測的計(jì)劃表上已經(jīng)寫滿了新的目標(biāo)：嫦娥七號今年將奔赴月球極區(qū)探測水冰，嫦娥八號計(jì)劃2029年前后發(fā)射，2030年前實(shí)現(xiàn)中國首次載人登月，天問二號已經(jīng)出發(fā)執(zhí)行小行星伴飛取樣探測任務(wù)，天問三號火星采樣返回任務(wù)正在論證……密集的深空探測任務(wù)，將推進(jìn)工程－科學(xué)融合發(fā)展，拓展新的認(rèn)知邊界。
趕上了中國深空探測最好的時代，這群四十啷當(dāng)歲的“追月人”已經(jīng)在摩拳擦掌，在人們看不見的地方進(jìn)行理論和技術(shù)儲備。譬如，為天問二號樣品研究研發(fā)了全新分析技術(shù)，將原位分析有機(jī)物方法引入巖石樣品研究，通過隕石完成技術(shù)驗(yàn)證……很多技術(shù)都是首次在地學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用。
“中國的地外返回樣品研究才剛剛拉開序幕，后面還有更多驚喜等待我們?nèi)グl(fā)現(xiàn)。”楊蔚說，“前輩為我們創(chuàng)造了很多條件，我們也希望為后人創(chuàng)造條件。”
《中國科學(xué)報(bào)》(2026-02-25 第1版 要聞)