11月24日，萬眾矚目的“嫦娥五號”一飛沖天，成功登月，12月17日凌晨嫦娥五號返回器2公斤左右的月球土壤樣品在內(nèi)蒙古預(yù)定區(qū)域安全著陸，圓滿完成了我國首次地外天體采樣返回之旅。這不僅意味著中國航天技術(shù)取得巨大飛躍，而中國也將成為繼美國和蘇聯(lián)之后，全世界第三個(gè)從月球帶回月壤樣品的國家。



中國嫦娥帶回的月壤為何如此珍貴？為什么所有國家都想要？氦-3又是什么寶物？為何說會引發(fā)下一次工業(yè)革命？

人類如果想要走出太陽系，那必須先能夠在月亮上生存下去，這鐵定是將來航天航空發(fā)展的最基本目標(biāo)，誰能搶先研究月球土壤，誰就能提前搶得先機(jī)。氦-3則是核聚變反應(yīng)的最理想原材料，不會產(chǎn)生輻射。也許下一次工業(yè)革命，就隱藏在這些月壤里。


從1969年到1972年，美國先后進(jìn)行了7次載人登月，成功了6次，一共帶回了超過382千克的月球土壤。前蘇聯(lián)3次登月總計(jì)帶回約330克的月壤。嫦娥五號此次從月球帶回2千克的月壤，已經(jīng)讓我國成為排名第二國家，珍貴的月亮“土特產(chǎn)”為我們了解月球，認(rèn)識地月系統(tǒng)，提供非常寶貴的數(shù)據(jù)支持。

月球化學(xué)的研究技術(shù)手段有哪些？NTEK帶您了解月壤元素分析的常用技術(shù)手段：
快速無損定性分析——X射線熒光光譜儀
在不破壞材料的情況下，X射線照射在樣品表面，樣品中元素的內(nèi)層電子向外躍遷，被激發(fā)電子返回基態(tài)的時(shí)候，放射出次級X射線（熒光），不同元素的特征X射線具有不同的能量或波長，根據(jù)不同的特征X射線實(shí)現(xiàn)對材料的元素分析。在月壤分析中，可以在不破壞月壤樣品的情況下對元素進(jìn)行定性和半定量分析，是月壤元素分析必不可少的設(shè)備。

微痕量元素的定量分析——ICP-OES

材料產(chǎn)品經(jīng)過硝酸、鹽酸等強(qiáng)酸的消解，成為水溶液后，在最高10000K溫度的等離子體中原子化、離子化，檢測元素發(fā)射的特征譜線，對元素進(jìn)行定性、定量檢測，實(shí)現(xiàn)微量和痕量級分析。通過XRF對月壤元素進(jìn)行定性分析后，可以通過ICP-OES對月壤中微量元素進(jìn)行定量分析，確認(rèn)月壤中元素的精確含量。

探究月壤的晶體結(jié)構(gòu)——X射線衍射儀（XRD）
XRF、ICP-OES等儀器可以分析出材料的元素組成，但是無法對材料中元素的存在狀態(tài)和化合物信息進(jìn)行分析。X射線衍射儀可實(shí)現(xiàn)材料相的定性、定量和晶粒尺寸等物理量的分析測定。將材料成分中化合物含量、結(jié)構(gòu)等一一分析出來。通過X射線衍射儀可對月壤中礦物種類、含量和晶體結(jié)果完整的呈現(xiàn)給您。

月壤材料化合物的含量分析——GC-MS儀器
氣相色譜具有極強(qiáng)的分離能力，質(zhì)譜對未知化合物具有獨(dú)特的鑒定能力，且靈敏度極高。通過氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀對材料中的有機(jī)物進(jìn)行定性和定量分析，確定材料中有機(jī)物的含量，幫助材料主成分的定量。通過GC-MS分析，可以檢測月壤中部分化合物的含量，助力全面解析月壤成分。

探究分析月壤材料的顯微結(jié)構(gòu)——SEM/EDS儀器
掃描電子顯微鏡/X-射線能譜儀（ SEM/EDS ） SEM是用細(xì)聚焦的高能電子束轟擊試樣表面，通過電子與試樣相互作用產(chǎn)生的二次電子，背閃射電子信息可對月壤中礦物質(zhì)進(jìn)行形貌觀察。
EDS通過測量電子與試樣相互作用所產(chǎn)生的的特征X射線，根據(jù)被激發(fā)的X射線光子的能量對月壤中物質(zhì)進(jìn)行元素定性分析，并根據(jù)X射線強(qiáng)度進(jìn)行元素定量分析。

探究月壤材料的分子結(jié)構(gòu)——FTIR儀器
FTIR一般指傅立葉變換紅外吸收光譜儀，其原理是物質(zhì)分子中的基團(tuán)吸收紅外光，產(chǎn)生特征紅外吸收譜帶，通過這些特征紅外吸收譜帶進(jìn)行可對月壤中物質(zhì)進(jìn)行分子結(jié)構(gòu)和化學(xué)組成定性分析。

月壤材料的熱穩(wěn)定性分析——熱重分析儀（TGA）
TGA法是測量樣品質(zhì)量隨溫度或時(shí)間的變化關(guān)系。通過分析熱重曲線，我們可以知道月壤中可能產(chǎn)生的中間產(chǎn)物的組成、熱穩(wěn)定性、熱分解情況及生成的產(chǎn)物與質(zhì)量相聯(lián)系的信息。
可表征月壤中物質(zhì)由于分解、氧化、脫附等引起的失重或增重現(xiàn)象。關(guān)注的參數(shù)主要有分解起始溫度、終止溫度和一階微分溫度的變化，各階段降解量和殘余量的變化。

探究月壤的熱力學(xué)性能——差示掃描量熱儀（DSC）
DSC是研究在溫度程序控制下物質(zhì)隨溫度的變化其物理量的變化，即通過程序控制溫度的變化，在溫度變化的同時(shí)，測量試樣和參比物的功率差與溫度的關(guān)系。此法可以用來研究月壤中物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)、聚集態(tài)結(jié)構(gòu)。并可針對月壤中單一物質(zhì)進(jìn)行分析其熔點(diǎn)，結(jié)晶度，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，氧化誘導(dǎo)時(shí)間，比熱容，純度等。

月球的探索只是我們邁出去的一步，人類將走的更遠(yuǎn)。月壤分析研究當(dāng)然不局限于以上分析儀器，從嫦娥升空奔月、落地勘探、月壤采集到返回地球，全過程使用了許多科學(xué)儀器，幫助人類了解、探索月球及太空中隱藏著無限的奧秘。