百日沖刺，他們跑出月壤研究中國速度

馬愛平

搞科學研究就像跑4×100米接力，要一代一代的研究者接續完成。任何人都不能“掉棒”，而且一定要安穩“交棒”。

月球火山活動持續到什么時候？

科學界曾普遍認為是28億到30億年前。經過研究嫦娥五號月壤樣品，科學家將這一數字改寫為20億年前。

1月16日，第一屆嫦娥五號月球樣品研究成果研討會在北京舉辦，圍繞嫦娥五號玄武巖所揭示的月球年輕火山成因之謎，相關專家學者展開熱烈討論。

此前不久，為該成果發現作出重要貢獻的中國科學院院士、中國科學院地質與地球物理研究所研究員李獻華的研究團隊（李獻華、吳福元、楊進輝、李秋立、劉傳周）獲評“北京市優秀研究生指導教師團隊”。從收到月壤樣品到取得重要成果，在《自然》雜志發表3篇文章，這支團隊只用了百余天。

2021年7月12日，李獻華團隊正式接收嫦娥五號月壤樣品。還沒等樣品在手里“捂熱”，中國科學院院士、時任中國科學院地質與地球物理研究所所長吳福元便立即組織該團隊召開項目啟動會，并當場提出兩個今天看來仍十分苛刻的要求：7天內完成嫦娥五號玄武巖的同位素定年、巖石鍶釹氫同位素分析、水含量分析，再用7天完成論文的寫作和投稿。

“我們剛好用了差不多兩周的時間完成了上述工作，并且在第100天的時候在《自然》雜志上在線發表了3篇文章，這是我國學術實力的體現。”李獻華和團隊為他們跑出的月壤研究中國速度感到驕傲。

而支撐這一重磅結果的，僅僅是3克月壤樣品。

“2020年12月嫦娥五號月壤樣品返回后，我申請獲得了3克月壤。月壤平均粒度約50微米，肉眼看上去比面粉還要細，很多細顆粒都粘在容器壁上，我的直觀感受是一定要先確保樣品保存完好。”李獻華回憶道，自己碰到月壤樣品那一刻，心跳都加速了。

3克樣品，粒粒都是珍寶。要在3克樣品中挑選出可被用于分析研究的玄武巖顆粒，考驗著李獻華團隊的技術功底。

挑選工作要在顯微鏡下進行，手部任何一點多余的抖動，都會導致顆粒無法被有效挑選，后續研究也就無從談起。李獻華團隊的技術員馬紅霞正是從事這項工作15年的行家里手。“這樣的技術員是所里的‘寶貝’，國內外很多科研機構遇到分離樣品的難題時，都要找到所里來借鑒經驗甚至借人。”吳福元說。

挑選工作開始的那天，馬紅霞帶著自己打磨的一粗一細兩把鑷子，平靜地走進了盛放樣品的超凈實驗室。“顆粒更小，質地也更疏松。”剛上手，馬紅霞就表達了她的看法。

胸有成竹的馬紅霞凝神靜氣，雙手穩穩地在細如面粉的樣品中操作著，沒有任何多余的動作。一顆顆玄武巖顆粒被她規律地排放起來，并澆筑成標準的樹脂靶，然后中間剖開，制備成平面，為后續研究奠定了堅實的基礎。

精心挑選出的月壤顆粒沒有辜負研究團隊。在拿到月壤樣品后的第53個小時，實驗室內的分析儀器給出了第一個數據，20億年！一舉將月球火山活動的結束時間推遲了約8億年。

當時，中國科學院地質與地球物理研究所離子探針實驗室主任、研究員李秋立的第一反應是，“不敢相信這是真的”。最終，經過研究團隊反復論證，前后進行約兩百次分析，確認了這一震驚科學界的結果。

工欲善其事，必先利其器。在這一震驚世界的成果背后，是李獻華團隊十年磨一劍的準備。

探究月壤的年齡，需要用離子探針將氧離子束照射到礦物上，測量其中的鉛同位素組成并計算其年齡，含鋯礦物是重要的搜尋目標。

“之所以要尋找含鋯礦物，是因為這種礦物在形成時富集鈾、不含鉛，因此離子探針測得的鉛基本上都是放射成因的，可以獲得可靠的同位素定年結果。”李獻華解釋道。

要尋找含鋯礦物，離子探針分析的空間分辨率至關重要。

含鋯礦物的寬度通常只有幾微米，只有離子探針的分析束斑足夠小，才能準確覆蓋礦物，束斑如果過大，就會分析到覆蓋于礦物顆粒間或縫隙中可能遺留的其他元素，尤其是可能照射到不屬于月球樣品的鉛，從而影響測年結果。

為了提升離子探針分析的空間分辨率，李獻華團隊拿出了“鐵杵磨針”的勁頭。該團隊成員用3年時間將高精度離子探針U—Pb同位素體系定年的空間分辨率從傳統的10微米提高到5微米。但他們仍不滿足，后又用10年時間，將離子探針精確定年的空間分辨率進一步提高到小于3微米，進而達到了國際領先水平。

“從5微米降到3微米，看似只進步了一點點，其實難度非常大。這10年，大家是非常辛苦的。”李獻華表示。

正是憑借著這股“鐵杵磨針”的勁頭，在開展月壤研究之前，李獻華團隊已經碩果累累。該團隊最早確認華夏陸塊存在太古代地殼物質，將Rodinia超大陸聚合時間從10億年修訂至9億年；精確測定了華南新元古代冰期的起始年齡，為雪球地球理論和地質年表成冰系時代的修訂提供了關鍵年代學證據。

除此之外，在正式對月壤展開研究前，李獻華團隊還提前進行了一次小小的“熱身”。

中國科學院地質與地球物理研究所的博物館有一份標注為“阿波羅月塵”的樣品，已經存放了50年，但對于該樣品的其他信息所知甚少，甚至都無法確定其是否為真的月壤樣品。2021年春節前，吳福元將169毫克樣本交給李獻華，讓團隊先“練練手”。

“我們花了兩個星期把結果做出來，證明這個月塵樣品是阿波羅11號采集的樣品。這是我們在拿到嫦娥五號月壤樣品前的一次‘實戰演練’，既鍛煉了隊伍，又增強了信心。”李獻華表示。

“敬業、勤業、精業、樂業”是李獻華及其團隊成員的共同信念，他們尤其重視“熱愛”對科研的推動作用。團隊“大家長”李獻華也愿用自己的親身經歷，向年輕人強調這一點。

在研究月壤前，李獻華的研究主要集中在地球上。不過，他一直對月球研究感興趣。

在報考研究生時，李獻華選擇的導師是中國科學院院士歐陽自遠。歐陽自遠曾利用美國贈送給中國的月壤樣品，集結來自全國的科研力量，發表了14篇論文。但當年由于報考歐陽自遠研究生的人太多，李獻華被調劑到了同位素地球化學專業，與月球研究擦肩而過。

好在兜兜轉轉近40年，李獻華終于“回歸”到了月壤研究。

從歐陽自遠打開中國人研究月壤的大門，到李獻華團隊實現月壤研究重大突破，月壤研究的“接力棒”一代代傳了下去。如今，“接力棒”傳到了年輕一輩的手中，李獻華想要把更多的本領傳給他們。

“搞科學研究就像跑4×100米接力，要一代一代的研究者接續完成。任何人都不能‘掉棒’，而且一定要安穩‘交棒’。”李獻華表示，教書育人是一個把書本念“薄”又念“厚”的過程，教學相長，自己也能在此過程中不斷溫故知新。

對待團隊和學生，李獻華是這樣說的，也是這樣做的。

李獻華長期擔任多個國內外雜志的主編和編委，工作量極大，但對待學生的事情他從不含糊，總是愿意花費很多時間和精力來關注大家的工作進展和生活狀態。學生們的文章，尤其是第一篇論文，大到文章立意把握，小到單詞和標點符號的正確使用，他都會特別細心地修改。李獻華不管多忙，學生發給他的論文，總能在第2天收到修改稿。