月壤樣品+1!探索超新星爆發(fā)的秘密
發(fā)布時(shí)間:2024-06-25 信息來(lái)源:
月球,自太陽(yáng)系形成之初就記錄著(zhù)宇宙的諸多奧秘,不僅承載著(zhù)億萬(wàn)年的自然歷史,更是宇宙事件如超新星爆發(fā)的見(jiàn)證者。近日,中國探月與航天工程中心召開(kāi)第七次嫦娥五號月球科研樣品借用申請評審會(huì ),公布了第七批嫦娥五號月球科研樣品發(fā)放名單。中核集團中國原子能科學(xué)研究院獲得200毫克(mg)嫦娥五號表取月壤樣品,全國共有13家科研機構申請獲得通過(guò)。由于研究意義重大,原子能院是本次獲批項目中唯一得到破壞性使用許可申請的單位,將有助于更好地開(kāi)展極低豐度核素鐵-60(60Fe)的測量。這是原子能院積極響應并全力支持國家深空探測戰略的重要體現。
由于月球在30億年前便停止演化,沒(méi)有磁場(chǎng)、大氣、降水以及人造核素污染,靜謐的環(huán)境非常有利于保存沉降的星際介質(zhì),使得月球成為記錄天體事件的“時(shí)間膠囊”。地球附近發(fā)生的超新星爆發(fā)事件會(huì )影響到地球生物圈,甚至可能引起地球上大量生物滅絕??茖W(xué)家們通過(guò)研究超新星爆發(fā)事件留在月球上的“痕跡”,致力于探索超新星爆發(fā)的秘密。
鐵-60是一種主要來(lái)自超新星爆發(fā)的放射性同位素,半衰期達260萬(wàn)年。鐵-60等超新星爆發(fā)產(chǎn)生的余燼,會(huì )在宇宙中擴散并沉降到月球。因此,在月球沉靜無(wú)聲的表層下,蘊藏著(zhù)關(guān)于宇宙事件的珍貴信息。原子能院此次申請到的表取月壤樣品,是由機械臂末端固定鏟挖型采樣器所采集的表層和次表層月壤,蘊藏著(zhù)長(cháng)期以來(lái)從宇宙中沉積到月球表面的各類(lèi)星際介質(zhì),將為進(jìn)一步揭示數百萬(wàn)年前地球發(fā)生的超新星爆發(fā)等宇宙事件提供重要線(xiàn)索。
此前,原子能院核物理研究所月球樣品核分析研究中心以月壤研究為目標,優(yōu)化中子活化分析、加速器質(zhì)譜法、拉曼激光譜學(xué)和質(zhì)子非彈性散射分析等技術(shù),并已成功應用反應堆中子活化分析法對多份月壤樣品進(jìn)行了研究,取得了一系列成果。
為豐富月球科研樣品在天體物理領(lǐng)域研究,核物理研究所在由HI-13串列加速器、大型Q3D 磁譜儀構成的加速器質(zhì)譜(AMS)裝置基礎上,加裝了一套速度選擇器,可進(jìn)一步排除雜質(zhì);同時(shí),完成對串列加速器的升級改造,束流傳輸效率提升了兩倍。
通過(guò)使用人工合成的鐵-60樣品對該加速器質(zhì)譜裝置進(jìn)行實(shí)驗評估后,研究人員發(fā)現,其靈敏度可達(10-15),相當于從中國最大的內陸咸水湖——青海湖中提取出特定的一滴水。相關(guān)成果已作為封面文章發(fā)表于SCI期刊《Nuclear Science and Techniques》(《核技術(shù)》)上,第一作者為原子能院碩士研究生張揚、研究員顏勝權(并列第一),通訊作者為原子能院研究員郭冰。提升、優(yōu)化后的加速器質(zhì)譜裝置進(jìn)一步提高了探測靈敏度,為即將到來(lái)的月壤測量實(shí)驗順利進(jìn)行創(chuàng )造了有利條件。(原子能院)