地外样品研究中电子探针元素面扫描分析技术的应用

由于月壤等地外样品十分珍贵,在实验室研究中优先使用原位、微区、无损的元素分析方法。电子探针元素面扫描是地外样品研究中常用的分析方法之一,它可获取样品整体或者感兴趣区域的多种元素分布数据,应用于矿物相识别与含量估算,锆石等定年矿物的快速定位,矿物环带、出溶、反应边结构等特殊岩相和矿物接触关系等分析和研究。以嫦娥五号月壤、月球陨石、火星陨石研究为例,介绍目前元素面扫描的应用方法,对比、分析了电子探针面扫描技术与其他面扫描技术的优缺点和适用范围。未来十年,我国将实施一系列月球、火星、小行星等天体采样返回任务。电子探针元素面扫描分析未来将在这些地外样品研究中广泛使用。同时,建议行星科学家围绕所关心的科学问题,合理搭配多种分析方法以实现各种技术优势互补和样品科学价值最大化,服务我国月球与深空探测任务科学产出和行星科学发展。

国际地外样品储存与管理状态的对比和启示

我国月球与深空探测规划中都有关于样品采集返回的任务,对这些地外返回样品的研究将极大地促进我国行星科学研究的发展.保证采集回的地外样品原始特征不被改变对于后续的科学研究至关重要.地外样品的储存与管理是一个复杂的系统工程.回顾并对比了美国、日本与欧洲(规划中)地外样品储存与管理设施的整体设计、惰性环境控制、设施材料选择、污染管理与清洁等方面的工作.基于已有设施的优缺点,进一步探讨了地外样品保管的新趋势与新挑战,以期对未来地外样品管理与储存工作提供借鉴和参考.

地外样品的钙同位素组成及其在天体化学领域中的应用

陨石稳定同位素研究是探索太阳系物质起源与演化的重要窗口,也是类比认识地球早期过程的重要方法。本文以钙同位素为代表,归纳总结了陨石钙同位素质量相关分馏与核合成异常的研究进展,阐述了陨石钙同位素特征对于理解早期太阳星云演化及探究小行星早期地质过程的重要意义。尽管仍有许多尚待解决的科学问题,但随着钙同位素研究的深入,尤其是钙同位素高温分馏机理的不断完善,钙同位素在天体化学领域必定会有更广阔的应用前景。

小行星探测历史及启示

自1989年美国Galileo探测器在探测木星的途中顺访了小行星951 Gaspra和243 Ida起,小行星探测已经逐渐成为各主要航天国家深空探测的重点目标之一.过去30年,小行星探测任务从飞掠探测到专访探测再到采样返回,探测类型愈加丰富,并逐步从单纯的科学探测发展到小行星防御与资源利用.中国预计在2025年发射天问二号,同时计划开展首次小行星防御任务.在此背景之下,本文详细分析了迄今为止小行星探测任务的历程、科学目标、科学载荷配置以及主要研究成果,并重点研究了日本Hayabusa和Hayabusa 2任务及美国OSIRISREx任务的样品储存管理、分配经验和返回样品实验室初步分析流程,以期对中国未来小行星探测任务的设计和实施提供参考.设计低成本、多频次采样返回任务;统筹任务规划,注重加强任务之间的配合;加强科学团队建设是更好地规划中国未来小行星探测任务的要点.

外星探秘“后遗症”

在未来的20年中,世界各国将发射一系列无人驾驶的航天器对火星表面、彗星、彗核、小行星表面及太阳风进行采样。考虑到在回收的样品中可能存在生命物质,所以每次从外空采回的样品都需要特殊的盛装及处理方法,这和人类在地球上处理感染事件及移植新组织所采取的措施具有相同的道理。 保护每一个星球 当从太阳系其他地方取回可能藏有生命的样品时,需要细致周到的安排。

拉曼光谱技术在深空探测中的应用评述

拉曼光谱是激光激发物质产生光子非弹性散射形成的分子振动光谱.作为矿物和有机物识别的“指纹”光谱,拉曼光谱已被广泛应用于地球和地外样品研究中,以获得矿物种类、矿物化学、空间分布、岩矿成因等关键信息.在深空探测任务中,拉曼光谱通过采用主动激光激发获取光谱,在光谱信号获取方面具有独特的优势并可有效突破行星光照条件等环境的制约,因而被推荐用于月球、火星、小行星、金星、冰卫星等重要探测任务.我国嫦娥7号任务也将搭载拉曼光谱仪在月球南极区域开展就位物质成分探测.本文从拉曼光谱技术的物理原理和技术特点出发,阐述了拉曼光谱技术在月球和火星样品中的研究进展,归纳总结了主要组成矿物的拉曼光谱特征;梳理了拉曼光谱技术在深空探测领域的发展现状,简介了目前国际上主要拉曼光谱仪载荷设计情况,并分析了深空拉曼光谱探测中存在的难点约束;最后,对拉曼光谱技术在深空探测应用方面未来的发展趋势进行了展望,以期为未来相关载荷研发和应用提供有益参考.