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換個方式賞月:中國科學家展現(xiàn)嫦娥五號月壤微觀之美

華夏經(jīng)緯網(wǎng) > 新聞 > 大陸新聞 > 時事要聞      2022-09-11 09:56:55

  新華社北京9月10日電(記者喻菲、楊春雪)中國科學家與藝術(shù)家合作,在中秋節(jié)開啟全新的賞月模式:通過高科技手段,讓人們領略細如粉末的月塵中隱藏的美麗微觀世界。

  這是7月7日拍攝的嫦娥五號月壤中的一顆玄武巖碎片的正交偏光顯微照片。(中科院地質(zhì)與地球物理研究所供圖)

  2020年底嫦娥五號完成中國首次地外天體采樣,從月球帶回1731克月壤。中國科學家對嫦娥五號樣品的研究刷新了人類對月球演化的認知。

  “去年我們團隊第一次拿到嫦娥五號樣品的那一刻,那種激動和自豪終生難忘。”中科院地質(zhì)與地球物理研究所研究員楊蔚說。在14億中國人中,他是為數(shù)不多可以近距離接觸月壤的人,不僅可以“舉頭望明月”,還可以低頭賞月壤。

  “月壤幾乎覆蓋了整個月球表面,它就像是歷史書,月壤中每一粒塵埃都能講述那個星球上曾經(jīng)發(fā)生的故事。但月壤比發(fā)絲還細小,不借助先進的顯微設備根本看不清。對絕大多數(shù)人而言,月壤是一本天書,看不清也看不懂?!睏钗嫡f。

  這是4月10日拍攝的嫦娥五號月壤中的一顆玻璃珠的橫截面背散射電子圖像。(中科院地質(zhì)與地球物理研究所供圖)

  “去年第一次拿到月球樣品時我們急著獲得新發(fā)現(xiàn),我看到了很多從未見過的現(xiàn)象,卻來不及用最好的方式記錄下來。今年初我們再次申請到月球樣品,我希望能把我看到的月壤用最美的方式記錄下來,我覺得有責任把這美麗的微觀世界、這讀懂天書的喜悅分享給公眾?!睏钗嫡f。

  為此,楊蔚聯(lián)合來自中科院計算技術(shù)研究所的專家以及中央美術(shù)學院的藝術(shù)家,利用顯微成像和攝影、圖像融合和處理、三維重建和虛擬現(xiàn)實技術(shù)等,從科學和藝術(shù)的視角呈現(xiàn)月壤之美。

  技術(shù)人員用355微米孔徑的篩子,從獲得的月壤樣品中篩出較大的146個顆粒,給每個顆粒編上號;顯微攝影專家把沉重的器材搬到科學家的實驗室;藝術(shù)家指導如何在拍照時打光,如何為照片調(diào)色;科學家琢磨如何把微小的月塵固定住,營造適合的拍攝環(huán)境。

  他們給月壤顆粒做了高清CT,根據(jù)內(nèi)部結(jié)構(gòu)為它們分類;又利用景深合成顯微攝影技術(shù),給每個顆粒都拍了高清照片。為了達到展出的效果,每一顆顆粒都要在電子顯微鏡下分別拍幾百張局部照再拼合起來。就這樣從冬天拍到了夏天。

  2月20日拍攝的嫦娥五號月壤中一顆直徑只有0.5毫米的玻璃珠的顯微照片,玻璃珠表面映出鏡頭的影像,像只圓圓的眼睛。(中科院地質(zhì)與地球物理研究所供圖)

  在月壤的微觀世界里,楊蔚見到一顆直徑只有0.5毫米的圓圓的玻璃珠,由于它的反光太強非常難拍,玻璃珠的表面映出鏡頭的影像,最后拍出的照片像一只帶著瞳孔的圓眼睛,驚訝地望著這個世界。

  那些來自月球的塵埃太小了,一不小心就會在地球的空氣中飛走。楊蔚想了很多辦法將它們固定住,一開始想用膠帶粘,又怕粘性太強之后取不下來,最后使用靜電吸附在盤子上。

  楊蔚說,很多月壤的獨特現(xiàn)象他以前只在文獻中讀過,從未親眼見過。比如,與地球土壤不同,月壤里有很大一部分是玻璃。由于地球上有大氣,小隕石會在大氣中燃盡無法落到地面。但在沒有大氣的月球,細小的隕石以高速撞擊月面,在高溫的作用下使得微米尺度的局部發(fā)生了熔化,再與其他細小的月壤顆粒粘連成各種奇形怪狀的黏結(jié)物。在他拍攝的月塵中就有一粒形態(tài)酷似寵物小狗。

  2月19日拍攝的嫦娥五號月壤中的一顆黏結(jié)物的顯微照片,形態(tài)酷似一只寵物小狗。(中科院地質(zhì)與地球物理研究所供圖)

  在一種名為正交偏光顯微圖像中,人們能看到月壤顆粒中礦物形成色彩斑斕的圖案,有花、有蝴蝶、有星星……

  “這些色彩是由于光的干涉造成的,這是鑒定礦物的常用方法,盡管現(xiàn)在已經(jīng)逐步被電鏡技術(shù)取代,但它呈現(xiàn)出月壤美麗的一面。”楊蔚說。

  在高清CT和顯微攝影的基礎上,計算機專家制作了月壤顆粒的三維重建,又模擬了嫦娥五號著陸區(qū)正午時分太陽光強度和角度,呈現(xiàn)出這些月壤顆粒還在月球原地本來的樣子。

  9月2日,中科院地質(zhì)與地球物理研究所研究員楊蔚通過顯微鏡觀察月壤。新華社記者喻菲攝

  中科院計算技術(shù)研究所副研究員高林說,月壤分析和三維重建是個未知領域,能夠參與探索這一未知領域是令人激動的?!拔覀儗χ亟ǖ脑氯廊S模型進行藝術(shù)化展示,結(jié)合VR/AR技術(shù),讓普通民眾能通過手機或電腦與月壤顆?;?,感受月壤的美麗?!?/p>

  這些成果10日在中央美術(shù)學院揭幕的“閱壤——月壤科研成果主題藝術(shù)展”上與世人見面。

  展覽策劃創(chuàng)制團隊成員、中央美院教師王沂說,這次展覽中,科學家、藝術(shù)家、工程師基于各自所學,集思廣益,共同創(chuàng)制,既有嚴謹?shù)闹R性,也有互動的趣味性,更有美感的新體驗。

  “這種呈現(xiàn)從視覺上有一種‘盡精微,致廣大’的感受,不足發(fā)絲粗細的月壤顆粒竟然蘊含著這么豐富的萬千世界。而透過表象看是它背后蘊藏著藝術(shù)與科技融合的無限可能。這次的月壤呈現(xiàn)嘗試將前沿的科學內(nèi)容借用藝術(shù)的思維讓大眾觸手可及,在體驗宇宙奧秘的同時伴隨著對大眾審美感知的培育?!蓖跻收f。

  楊蔚說:“科學剛剛誕生的時候,幾乎所有的科學家同時也是藝術(shù)家。幾百年后的今天,社會高度分工,科學和藝術(shù)分道揚鑣,我們要重新融合科學與藝術(shù)。技術(shù)支撐了科學與藝術(shù)的融合,科學探索啟發(fā)藝術(shù)創(chuàng)作,藝術(shù)想象引領科學研究?!?/p>


責任編輯:左秋子
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