科学+技术+艺术，“阅壤——月壤科研成果主题艺术展”

当我们说到中秋，脑子里自然而然地会出现一幅画面：在飘着浓郁香味的桂花树下，忙碌了一年的家人团聚在院子里饮酒、赏菊、赋诗、品蟹。娃娃们拿着香甜的月饼，听大人们讲嫦娥奔月、玉兔捣药、吴刚伐桂的故事，努力地辨认着广寒宫的位置。

月亮是什么样的？

我们抬头看见“圆魄上寒空”（李峤《中秋月二首·其二》），看见“鸦青幕挂一团冰”（杨万里《八月十二日夜诚斋望月》），也看见“银汉无声转玉盘”（苏轼《阳关曲·中秋月》）。

月光下的鸟巢和水立方（任晖拍摄于2018年1月31日）

2004年，中国正式开展月球探测工程，“嫦娥”带着中国人千年的飞天梦想，开始“奔月”。2020年12月17日，嫦娥五号任务从月球带回了1731克月壤，实现了我国首次地外天体采样。

嫦娥五号采样示意图

这一举世瞩目的工程成就，立刻在全社会掀起了月壤热。嫦娥五号月球样品在各地展出时，吸引了大量的观众前来观看。与此同时，我国科学家对嫦娥五号月壤的科学研究，在国际学术界引起了巨大的反响。

为了让公众更加了解我国在月球研究上的进展，科学家们通过新闻报道、新闻采访、科普文章等各种形式展示着月壤的物理性质和化学组成等相关研究。这些工作极大地丰富了我国群众对月球的科学认知。

但是，公众在和月壤近距离接触的时候，看到的就是一堆“土”。这些“月球土”和我们脚下的“土”有什么区别？大家可能很难直观地感受到。

嫦娥五号月壤样品

月 壤是月表风化层中的细粒（小于1厘米的颗粒）部分，几乎覆盖了整个月球表面。其平均粒度比我们的头发还细，不借助显微设备，根本看不清。而这些细小的颗粒里，还藏着大乾坤。因为环境迥异，月壤的形成与地球土壤完全不同。地球土壤主要形成于地球表面过程，如：水和大气的影响、生物活动等。但是，在无水、无大气、无生物的月球，月壤形成于持续不断地陨石和粒子的轰击，所导致的岩石破碎、溅射、混合和熔融。总而言之，月壤就像是一本历史书，记录了月球上曾经发生过的故事。

将月壤高清呈现给公众非常困难。迄今为止，人类共有10次月球采样。美国和苏联的前9次采样都发生在40多年前，当时显微技术不足以向公众揭示月壤的模样。比如：我们只能看到下面这样的月壤。

阿波罗（左）和月球号（右）的月壤中的毫米级颗粒

但是，这一次情况不同了！

今天，中国科学院地质与地球物理研究所联合中国科学院计算技术研究所和中央美术学院，利用显微成像和摄影、图像融合和处理、3D重建和虚拟现实技术等，从科学和艺术的视角，为大家呈现月壤之美。让大家能够360°无死角地用肉眼直接看到这些在实验室需要精密仪器才能观测到的细微颗粒。

嫦娥五号月壤颗粒（CE5C0600YJFM00402,137）的研究示意图（Yang et al., 2022）（A）嫦娥五号月壤样品CE5C0600YJFM00402（1500mg）；（B）微米CT扫描的样品瓶中月壤的横截面；（C）单颗粒月壤的微米CT扫描结果；（D）单颗粒景深合成显微照片；（E）单颗粒横截面反射光图像；（F）正交偏光图像；（G） 背散射电子图像；（H）矿物分布图像，Px，辉石；Pl，斜长石；Ilm，钛铁矿；Si，二氧化硅；Ol，橄榄石；（I）基于微米CT和景深合成显微照片重建的月壤颗粒三维模型。

本次研究的样品（CE5C0600YJFM00402）净重1500毫克，由国家航天局提供。它于2022年1月14日发放给中国科学院地质与地球物理研究所开展为期1年的科学研究。来自中央美术学院的艺术家们对这一研究过程展开观察记录，对科研数据与结果进行艺术呈现的同时也开展了基于月壤的科技艺术研究、创作与美育普及。

此次科研成果和相关文献将共同凝结成“阅壤——月壤科研成果主题艺术展”，2022年9月10日在中央美术学院揭幕。

先睹为快！

月壤中有一种颗粒叫Agglutinate，它总是长得奇形怪状，也没有一个贴切的中文名字。有人叫它胶结物，有人叫它集块岩。但是，我们认为这些名字都是不合适的，因为地球上没有这种颗粒，它并不类似于地球上的胶结物和集块岩。

嫦娥五号月壤中的黏结物颗粒（光学景深合成照片）

Agglutinate形成于微陨石撞击所产生的熔体将小颗粒的岩石、矿物或玻璃黏结在一起，所以我们建议叫它“黏结物”。要形成这种颗粒，需要微陨石高速撞击到行星表面，并且行星表面已经有了由微细颗粒物构成的表土。而地球由于受到大气的保护，微陨石只能低速沉降到表面，也就无法形成黏结物了。

嫦娥五号月壤中还有另外一种颗粒是玄武岩。玄武岩在地球上很普遍，是一种火山熔岩，火山喷发的岩浆流动冷却结晶而成。例如：我们熟知的五大连池，长白山，腾冲火山。嫦娥五号的首批研究成果都是来自于对这些玄武岩颗粒的研究，这些玄武岩颗粒告诉我们，月球在20亿年以前也曾经很活跃，并不像今天所看到的那样一片死寂。

嫦娥五号月壤中的玄武岩颗粒（偏光显微照片）

当然，月壤中还有其它类型的颗粒，就不在此一一举例了。结合光学图像和微米CT，我们可以重建出每一颗月壤的三维模型。如果考虑嫦娥五号着陆区的太阳光强度和角度，所呈现的结果是这样的。

月壤颗粒：玄武岩（编号：137）

月壤颗粒：角砾岩（编号：010）

月壤颗粒：黏结物（编号：047）

月壤颗粒：玻璃（编号：039）

还没看够？

“阅壤——月壤科研成果主题艺术展”将会有更多更详细的展示。今年的9月10日既是中秋节，也是教师节，还是周末。在这个传统赏月的日子，让我们一起开启一次全新的赏月模式！

根据相关防疫政策要求，此次展览开幕式为受邀出席，观众也可通过抖音平台搜索关注“科艺万象”同步观展，并参与展览直播互动。展览期间的观展预约方式，请您关注本公众号的后续通知。

参考文献：

Yang, W., Wang, Y., Gao, L., Zhang, D., Yang, J. and Qiu, Z. (2022) Sci-tech arts on Chang’e-5 lunar soil. The Innovation 3, 100300.

美编：韩雅彤

校对:  刘淇郡  姜雪蛟