【大公報記者 趙之齊（文） 林良堅（圖） 林良堅、許棹傑（視頻）】在國家的全力支持下，香港的科研人員不斷發揮所長，貢獻國家所需。香港理工大學（理大）科研團隊繼研製「表取採樣執行裝置」、助力嫦娥六號完成史上首次在月球背面表土採樣後，最近成功獲得由嫦娥五號採集的月球土壤樣品進行研究，包括400毫克的表面鏟取樣品及42.6毫克的深層樣品。理大深空探測研究中心副主任吳波激動表示，本次研究利用一體式多功能原位分析設備，可在月壤顆粒的同一點上進行12種不同分析，探索在「月壤中找水」，為未來人類到月球建立研究基地打基礎。
理大校長滕錦光表示，學校能參與該項目有賴於國家的重視和信任，是「在很小的校園裏面實現了很大的夢想」。團隊對於能獲得月球土壤樣品感到「很榮幸、很開心」，會好好珍惜國家送贈的這份珍貴禮物，為建設航天強國、科技強國作貢獻。
理大「採樣裝置」採集
「一粒月壤其實已能做非常多有意義的工作」，理工大學深空探測研究中心副主任吳波說道。此次團隊獲得的月壤，包含400毫克表面鏟取樣品及42.6毫克深層鑽取樣品，其中，表面鏟取樣品亦是由理大團隊的「表取採樣執行裝置」採集而成。團隊已將月壤樣品從北京的國家天文台帶回，存儲在理大深空探測研究中心的太空資源實驗室中。
該實驗室內的月壤儲存及原位分析系統，可長期儲存星球樣品於極高純度氮氣內，其氮氣純度達99.999%。吳波介紹說，操作人員只需將手插入橡膠手套，便可在氮氣儲存手套箱中製備樣品，樣品可直接從手套箱轉入非破壞性的分析設備，讓月壤可在不離開儲存環境下進行研究，避免運輸時受污染或損耗。而在樣品進入前，裝置內部亦會進行三次充氮氣、抽真空的處理，以確保潔淨。這整套系統存儲在1000級潔淨室裏，「即大氣中一立方體可能只有1000個顆粒，粉塵顆粒含量極低。」
團隊採用的分析儀器，是一體式多功能原位分析設備。吳波指出，該設備配備九個不同的分析儀器，如掃描電子顯微鏡、X光等，可在月壤顆粒的同一點上進行12種不同分析，只需一次樣品就能分析出其礦物成分、同位素等多種屬性，「嫦娥五號從月球表面帶回來的樣品總共1700多克，我們要非常小心嚴謹處理，以確保不造成損耗破壞。」
為月球建基地打基礎
至於為什麼要研究月球上的水？吳波表示，水是非常重要的資源，未來人類若要去到月球的南極建立基地、就地取材進行科研，需解決水資源問題才能保證航天員的生活。他續說道，氫和氧是燃料的主要來源，「月球的重力只有地球的1/6，有希望可以發射更大推力的火箭」，若能從水中分解出氫、氧，能協助人類未來在月球表面發射火箭。他指出，對比表面及不同深度的月壤樣品中水的分別，能為其他天體表面水資源的勘察提供參考。
據介紹，月壤放大後的顆粒間可見明顯囊泡或氣泡，其中就可能藏有水資源。已有研究表明，嫦娥五號帶回的月壤中，水含量可能約為120ppm（parts per million），即一噸月壤中約含有120克水。這些水從何而來？吳波指出，可能由於太陽風注入、彗星或隕石的撞擊及月球內部火山活動等緣由。而這些不同來源的水，其氫的同位素D、H的比值有所不同，此次研究便會通過對月壤的同位素研究，界定其中水的來源。
「目前發現，月壤中太陽風注入所產生的水，主要位於礦物顆粒或玻璃珠表面，而位於這些位置的水亦可能由於長期太陽風的風化作用，轉移至熔結碎屑中。」他續說，熔結碎屑是月壤中的重要組成成分，學名為黏合集塊岩，在成熟的月壤中含量可達65%。本項研究便會探索月壤中熔結碎屑的微觀結構及其水含量和來源，相信可填補現有的研究空白。
探索奧秘｜理大：擬申「嫦六」月背樣品 研月球演化史
此次理大獲批的嫦娥五號月壤樣品來自月球正面，而前不久重返地球的嫦娥六號帶回的是人類第一抔月背樣品。理大團隊亦計劃申請嫦娥六號的月壤樣品進行研究，以更深入了解月球的形成演化歷史。
理大工業及系統工程學系副系主任、深空探測研究中心主任容啟亮表示，嫦娥六號帶回的月壤不能貿然開罐，要讓氮氣慢慢滲進去，否則從真空環境到直接打開「衝擊都會好大」。過段時間後，月壤會被分為一樽樽，以供科研人員申請。他指出，申請審核很嚴格，除審核研究方法、科學價值等，亦對管理環境有要求，以保證月壤能完整返還。
那麼，月球正面及背面的月壤有何分別？吳波解釋，月球正面有大量深顏色的月海，背面則幾乎沒有，且這次嫦娥六號採集的月壤相比起來明顯更加蓬鬆，相信對其區別進行研究，可探尋月球的正面和背面二分性的原因。團隊希望透過分析兩種月壤成分的礦物、結構等區別，更深入了解月球的形成演化歷史。
冀與正面樣品作對比研究
吳波表示，目前只有中國從月背採集回來月壤，理大會認真準備積極申請樣品，相信此次月壤的研究基礎會為之後的申請帶來優勢。一般而言，月壤樣品需在一年內返還，他表示，理想情況是未來月背和月球正面的樣品都能同時在理大進行研究，但亦指出，團隊可先於這一年內收集現有月壤的詳細分析數據，未來便可利用這些數據將其與月背樣品進行對比研究。
此外，國家計劃於2025年開展近地小行星探測任務，及於2030年前後發射天問三號進行火星採樣。對此，吳波表示，團隊未來都希望申請獲批這些樣本，利用理大的尖端設備進行研究。
話你知｜月壤如同月球記憶卡
月壤是月球表面的岩石，為月球表面的風化層物質，顆粒尖銳，缺乏有機物質，與地球土壤有很大差異。月壤攜帶了大量有關月球形成演化的重要信息。
目前發現，月球背面與正面的地貌特徵有明顯的二分性：正面分布大量的月海，即月面上比較低窪的平原；但背面大部分地區卻是「高地」，撞擊坑顯得尤為密集。科學家預計，月球背面樣品的礦物和化學成分可能與正面樣品有很大的差別。
