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換個(gè)方式賞月:中國(guó)科學(xué)家展現(xiàn)嫦娥五號(hào)月壤微觀之美

來源:新華網(wǎng)    2022-09-10 19:21
2022-09-10 19:21 
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新華社北京9月10日電(記者喻菲、楊春雪)中國(guó)科學(xué)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(lǐng)略細(xì)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(hào)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(hào)完成中國(guó)首次地外天體采樣,從月球帶回1731克月壤。中國(guó)科學(xué)家對(duì)嫦娥五號(hào)樣品的研究刷新了人類對(duì)月球演化的認(rèn)知。

“去年我們團(tuán)隊(duì)第一次拿到嫦娥五號(hào)樣品的那一刻,那種激動(dòng)和自豪終生難忘?!敝锌圃旱刭|(zhì)與地球物理研究所研究員楊蔚說。在14億中國(guó)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(gè)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(gè)星球上曾經(jīng)發(fā)生的故事。但月壤比發(fā)絲還細(xì)小,不借助先進(jìn)的顯微設(shè)備根本看不清。對(duì)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(hào)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(shí)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?cè)俅紊暾?qǐng)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(zé)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(jì)算技術(shù)研究所的專家以及中央美術(shù)學(xué)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(shí)技術(shù)等,從科學(xué)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(gè)顆粒,給每個(gè)顆粒編上號(hào);顯微攝影專家把沉重的器材搬到科學(xué)家的實(shí)驗(yàn)室;藝術(shù)家指導(dǎo)如何在拍照時(shí)打光,如何為照片調(diào)色;科學(xué)家琢磨如何把微小的月塵固定住,營(yíng)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(gè)顆粒都拍了高清照片。為了達(dá)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?gòu)埦植空赵倨春掀饋?。就這樣從冬天拍到了夏天。

  2月20日拍攝的嫦娥五號(hào)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(qiáng)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(gè)世界。

那些來自月球的塵埃太小了,一不小心就會(huì)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(qiáng)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(dú)特現(xiàn)象他以前只在文獻(xiàn)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(huì)在大氣中燃盡無法落到地面。但在沒有大氣的月球,細(xì)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(xì)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(hào)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?!睏钗嫡f。

在高清CT和顯微攝影的基礎(chǔ)上,計(jì)算機(jī)專家制作了月壤顆粒的三維重建,又模擬了嫦娥五號(hào)著陸區(qū)正午時(shí)分太陽(yáng)光強(qiáng)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(jì)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(gè)未知領(lǐng)域,能夠參與探索這一未知領(lǐng)域是令人激動(dòng)的。“我們對(duì)重建的月壤三維模型進(jìn)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(jī)或電腦與月壤顆?;?dòng),感受月壤的美麗?!?/p>

這些成果10日在中央美術(shù)學(xué)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(tuán)隊(duì)成員、中央美院教師王沂說,這次展覽中,科學(xué)家、藝術(shù)家、工程師基于各自所學(xué),集思廣益,共同創(chuàng)制,既有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹R(shí)性,也有互動(dòng)的趣味性,更有美感的新體驗(yàn)。

“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(xì)的月壤顆粒竟然蘊(yùn)含著這么豐富的萬千世界。而透過表象看是它背后蘊(yùn)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(xué)內(nèi)容借用藝術(shù)的思維讓大眾觸手可及,在體驗(yàn)宇宙奧秘的同時(shí)伴隨著對(duì)大眾審美感知的培育。”王沂說。

楊蔚說:“科學(xué)剛剛誕生的時(shí)候,幾乎所有的科學(xué)家同時(shí)也是藝術(shù)家。幾百年后的今天,社會(huì)高度分工,科學(xué)和藝術(shù)分道揚(yáng)鑣,我們要重新融合科學(xué)與藝術(shù)。技術(shù)支撐了科學(xué)與藝術(shù)的融合,科學(xué)探索啟發(fā)藝術(shù)創(chuàng)作,藝術(shù)想象引領(lǐng)科學(xué)研究?!?/p>

【責(zé)任編輯:妮思娜】
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