隨著人類探索宇宙的腳步不斷深入.太空正在逐步展露其“真容”.近年來.中國航天事業(yè)取得了令世界矚目的成就,特別是“嫦娥”探月工程和“神舟”飛天計劃,它們不僅展示了中國航天技術(shù)的強大.更帶來了一系列珍貴的“太空待產(chǎn)”.
“嫦娥五號”
2020年12月17日.“嫦娥五號”攜帶著約173lg的月壤樣本順利返回地球,美國和俄羅斯都表示希望可以獲得部分樣本進行研究,為什么這些樣本如此重要呢?因為這是人類歷史上首次從月球年輕火山巖區(qū)直接獲取的月壤樣本.
“嫦娥五號”任務(wù)的地點是月球正面西北部的風(fēng)暴洋地區(qū),這里地質(zhì)構(gòu)造年輕,富含如鈾、釷等放射性元素及歷史可追溯至20億年前的玄武巖(圖1).通過對此處月壤的深入分析,中國科學(xué)家能夠更精確地描繪出月球巖漿活動的歷史畫卷,進而提出關(guān)于月球年輕火山成因的新假說,并構(gòu)建月球熱演化的新模型,這些研究成果為全球范圍內(nèi)的月球探測與研究工作指明了方向.
“嫦娥六號”
2024年6月28日,中國國家航天局向中國科學(xué)院移交了“嫦娥六號”采回的月壤樣本,共計1 935.3 g.這批樣本不僅標(biāo)志著人類歷史上首次成功獲取了來自月球背面的物質(zhì),更是填補了月球樣本采集領(lǐng)域的一項重大空白,月球背面。因受地月潮汐力影響而始終隱匿于地球人的視線之外.長久以來,其獨特的環(huán)境使得來自地球的無線電波難以抵達,成了月球探索的“禁區(qū)”.
此次“嫦娥六號”從月背的南極—艾特肯盆地采回的月壤樣本,呈現(xiàn)出比月球正面月壤更為顯著的黏稠與結(jié)塊特性,科研人員將其與“嫦娥五號”采回的月壤樣本進行對比研究,將有助于進一步探究月球成因和演化歷史.
“神州”飛船
在2024年4月升空的“神舟十八號”載人飛船上.最吸引人的,是一套由斑馬魚和金魚藻構(gòu)成的小型生態(tài)系統(tǒng),這并不是航天員們閑暇時的愛好,而是科學(xué)研究的對象,斑馬魚與人類在基因上有87%的相似度,航天員與科學(xué)家通過對斑馬魚在太空環(huán)境中的生長、行為的觀察,研究空間環(huán)境對脊椎動物生長發(fā)育與行為的影響,為未來人類常駐太空奠定了基礎(chǔ),不僅如此,“神舟”飛船的飛行任務(wù)還包括進行一系列生命科學(xué)和材料科學(xué)實驗.
在生命科學(xué)領(lǐng)域:“神舟十五號”任務(wù)通過搭載線蟲、擬南芥等實驗樣品,探索了微重力環(huán)境對生物體生長、發(fā)育及遺傳機制的影響,為理解生命在太空中的適應(yīng)性和變化規(guī)律提供了寶貴數(shù)據(jù),對太空農(nóng)業(yè)、太空醫(yī)療等前沿領(lǐng)域具有前瞻性意義,“神舟十六號”任務(wù)進一步推動了生命科學(xué)實驗的發(fā)展,聚焦于植物細(xì)胞結(jié)構(gòu)與功能的研究,為植物在空間環(huán)境中的種植與高效利用奠定了堅實的科學(xué)基礎(chǔ),也為未來太空生態(tài)系統(tǒng)的構(gòu)建提供了重要的理論支持和實踐指導(dǎo),“神舟十七號”任務(wù)在蛋白質(zhì)領(lǐng)域取得了長足進步,利用空間站內(nèi)特殊的環(huán)境培育出更精準(zhǔn)和更高質(zhì)量的晶體結(jié)構(gòu)(圖2),能夠為新藥研發(fā)和疫苗設(shè)計提供更為準(zhǔn)確的技術(shù)參數(shù):在人成骨細(xì)胞領(lǐng)域,利用太空微重力環(huán)境的考驗,“神舟十七號”任務(wù)的科學(xué)家得以更好地發(fā)現(xiàn)人類骨骼在太空中變化的機理.
在材料科學(xué)領(lǐng)域:“神舟十五號”任務(wù)通過搭載并測試多種合金及新型材料,如新型紅外探測器材料、非晶薄膜材料等材料實驗樣品.在太空微重力環(huán)境下,經(jīng)過特殊處理,樣品可能展現(xiàn)出與地面不同的物理、化學(xué)性質(zhì),為材料科學(xué)的研究提供了新的視角和思路.“神舟十六號”任務(wù)探索了碲鋅鎘探測器等輻射探測器材料的應(yīng)用.為航天員的輻射安全提供了堅實保障.并豐富了空間環(huán)境科學(xué)的研究數(shù)據(jù),“神舟十七號”任務(wù)利用太空微重力環(huán)境對高分子材料、復(fù)合材料、納米材料等進行研發(fā)與測試,為航天器的輕量化、高強度化設(shè)計提供了新材料,極大地推動了航天材料科學(xué)的發(fā)展,進而提升了中國航天器的性能.
展望未來.隨著中國航天事業(yè)的蓬勃發(fā)展,未來的航天器將如同穿梭于星際的使者,不斷將更多來自宇宙深處的“太空瑰寶”帶回地球,隨著生命科學(xué)、材料科學(xué)等領(lǐng)域的深入研究,這些來自星辰的禮物將逐漸轉(zhuǎn)化為實實在在的科技成果,為人類社會的繁榮與進步貢獻出不可估量的力量.
[小編有話說]
以上文章中提到科學(xué)家通過研究月壤樣本來了解月球的歷史。學(xué)習(xí)了物理后,同學(xué)們知道了物質(zhì)的一些性質(zhì),比如溫度、密度、體積、晶體結(jié)構(gòu)等,都有可能隨著環(huán)境的變化而變化,那么.科學(xué)家在地球上研究月壤樣本,該如何避免其發(fā)生變化呢?通??茖W(xué)家們會采取這樣一些方法:使用特殊的密封容器來隔離月壤樣本.避免其與地球環(huán)境直接接觸;嚴(yán)格控制實驗室環(huán)境,減少地球環(huán)境的影響;記錄和監(jiān)測,對樣本的變化進行詳細(xì)記錄;對比分析,將變化后的樣本數(shù)據(jù)與月球表面測量的數(shù)據(jù)進行對比.
中學(xué)生數(shù)理化·八年級物理人教版2024年12期