李獻華

近日，2022年北京“最美科技工作者”名單揭曉，中國科學(xué)院院士、中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所研究員李獻華赫然在列。

“李獻華”這個名字上一次走進公眾視線，還是因為月壤。

2021年，他領(lǐng)導(dǎo)團隊開展了對“嫦娥五號”月壤樣品的第一批研究。那一次，他們的結(jié)果顯示：月球的火山活動可以持續(xù)到20億年前，比以往月球樣品限定的火山活動延長了約8億年。

而支撐這一結(jié)果的，竟然是只有0.15克的月壤樣品。

李獻華是一位同位素地球化學(xué)家。

“每個人都有出生記錄，我們可以根據(jù)人的出生記錄計算他的年齡。如何測定一個礦物、一個巖石或者一個地質(zhì)作用形成的年齡呢？就需要做同位素地質(zhì)年代學(xué)研究。”李獻華說。

對他來說，同位素是一個重要的“測年定年”工具。根據(jù)放射性同位素衰變定律，科學(xué)家可以為地球與行星科學(xué)研究提供精確的時間坐標，厘定深時地質(zhì)過程發(fā)生和持續(xù)的時間，為不同地質(zhì)作用的因果聯(lián)系和協(xié)同演化提供依據(jù)。

在這個過程中，“精確”非常重要。而李獻華勇于承擔“嫦娥五號”首批樣品研究，底氣也在于“精確”。

早在1989年，李獻華團隊就用高精度單顆鋯石U-Pb定年方法，首次在華南古生代花崗巖中發(fā)現(xiàn)25億年殘留鋯石，證實了華夏陸塊存在太古代地殼物質(zhì)。后來，他們通過系統(tǒng)研究華南元古代地質(zhì)和巖漿作用，提出華夏與揚子陸塊在9億年前就拼貼形成了華南大陸，而不是學(xué)術(shù)界以前認為的“Rodinia在10億年前聚合”。

李獻華認為，“更高精度、更高空間分辨率和更高效率”，是同位素年代學(xué)發(fā)展的重要趨勢，也是地球與行星科學(xué)研究對地質(zhì)年代學(xué)永恒的期待與要求。

2005年起，李獻華領(lǐng)導(dǎo)建設(shè)了中國科學(xué)院第一個大型離子探針實驗室，更多具有國際領(lǐng)先水平的微區(qū)原位同位素定年新技術(shù)新方法，也被他和團隊推出。

比如：他們用多接收器分析技術(shù)，將離子探針鋯石Pb同位素的分析精度提高5倍，突破了離子探針精確測定顯生宙鋯石Pb/Pb年齡的“禁區(qū)”;采用一次離子束高斯照明技術(shù)，實現(xiàn)了<5微米鋯石U-Pb年齡的精確測定……

在提高精度這件事上，李獻華和團隊有足夠的耐心。他們曾用3年的時間，將高精度U-Pb同位素體系定年的空間分辨率從傳統(tǒng)的10微米提高到5微米，又用10年時間，將離子空間分辨率進一步提高到<3微米的國際領(lǐng)先水平。

“分析束斑小了，分析的信號量就小了很多，但我們又不能明顯損失分析精度。”話到此處，李獻華沒有再對他們遇到的困難作更詳細的描述，只是感慨道：“從10微米到5微米，再到3微米，看起來只是一小步，但每前進一步都非常不容易?！?/p>

每前進一步都不容易，但李獻華走得很堅定。

“歐陽自遠院士說，‘嫦娥五號’月壤樣品可能是月球上最年輕的玄武巖。”

這讓李獻華很興奮。畢竟，人類只是模糊地知道月球在45億年前就形成了，但月球到底有多大年紀，月球剛形成的時候發(fā)生了什么，還鮮為人知。而解決這個問題，恰好是李獻華的對口專業(yè)。

對他來說，做月球樣品，還是做地球樣品，本質(zhì)上并沒有區(qū)別，但月球樣品要珍貴得多。事實上，在“嫦娥五號”月壤樣品到來之前，中國學(xué)者想要研究月壤，只能靠1978年美國贈送的1克月壤中的一半。相比之下，能借到3克樣品做研究，實在是“奢侈”。不過，李獻華可舍不得大手大腳，生生還回去2.85克。

“月壤的平均粒度只有50微米，只有少數(shù)巖屑稍微粗一些，大約有幾百微米，甚至有可能達到毫米級?！庇美瞰I華的話說，“吹口氣可能就沒了”，一定要珍惜。

2020年12月，“嫦娥五號”月壤樣品返回后，李獻華組織了10余場研討會，力求把“做什么”和“怎么做”厘清，做好充分準備。7月12日第一批樣品發(fā)放后，他立刻和團隊一起“鉆”進實驗室。

第53個小時獲得第一個定年數(shù)據(jù)，第55個小時獲得第一個氫同位素和水含量數(shù)據(jù)，第7天完成全部預(yù)定分析，16天寫完論文并投稿Nature……這樣的節(jié)奏，他們居然真的實現(xiàn)了。

2021年10月19日，李獻華團隊的3篇論文同時在線發(fā)表。此時，距離他們接收樣品，過去還不到100天。

他們的研究結(jié)果，證明了“嫦娥五號”玄武巖的確是目前月球上確定的最年輕的火山巖，將月球上的火山作用結(jié)束時間延長了至少8億年。同時，他們也為構(gòu)建新的月球熱演化模型提供了新的“證據(jù)”基礎(chǔ)。

對國內(nèi)外同行來說，這些研究“改變了我們對月球的熱歷史和巖漿歷史的認識”。

“這只是一個開始”。李獻華說。

◎ 來源|中國青年報