来自圣路易斯华盛顿大学的科学家们正在帮助从一个装着月球土壤的容器中回收气体。1972年，宇航员在月球表面收集并密封在真空中。这项工作是美国宇航局阿波罗下一代样本分析计划(ANGSA)的一部分。
阿波罗17号宇航员哈里森·施密特和尤金·塞尔南从月球金牛座-利特罗山谷的一个古老滑坡遗址收集了样本。宇航员们用取芯设备挖出了一柱月球风化层——月球表面的灰尘、土壤和破碎岩石的粗糙混合物——并将其密封在一个容器中。回到地球后，NASA小心翼翼地将这个容器放在了NASA约翰逊航天中心的月球拱顶中，在那里它一直保持着原始状态，直到现在几乎没有被碰过。
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Meshik
“在过去的50年里，月球核心被封闭在一个核心样本真空容器中，然后这些样本又被封闭在一个外部真空容器中，”该校麦克唐奈空间科学中心的物理学研究教授亚历克斯·梅西克(Alex Meshik)说。“它们被嵌在一起，就像俄罗斯玩偶一样。”
这些容器被放置在两个密封的特氟龙袋子中，并储存在一个地下室的氮手套箱中。
像梅西克和他的合作者上个月做的那样，把容器打开是很棘手的。科学家们需要能够识别容器中可能存在的每一种气体的原始化学特征。这包括可能在月球表面风化层收集时捕获的月球气体，以及可能在随后的几十年里从岩石中渗漏并储存起来的任何其他气体。
“没有完美的真空密封，”梅西克说。“没有办法知道容器上的真空封条50年后的情况如何。他们抓住真空了吗?他们泄露到什么程度?建立提取系统的主要挑战是预测每一种可能的情况，以便我们为每一种结果做好准备。
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2021年，在圣路易斯华盛顿大学的康普顿大厅拍摄的提取歧管装置。(照片:亚历克斯Meshik)
他说:“正因为如此，我们设计的设备不仅能够进行一次气体提取，而且能够在不同条件下进行多次不同体积的提取。”
Meshik说:“为了帮助我们在提取过程中做出明智的决定，我们在仪器中加入了一个用于气体实时成分分析的质谱仪，以及三个高精度电容压力计，用于无损和气体无关的压力测量。”
Meshik领导了提取歧管装置的设计和建造，得到了物理学研究副教授Olga Pravdivtseva和地球与行星科学助理教授Rita Parai的支持，他们都来自华盛顿大学的艺术与科学。这3名科学家对来自太阳(创世号任务)和宇宙尘埃(星尘号任务)等太阳系内各种天体的地球和地外物质进行了高精度的稀有气体分析，得到了国际上的认可。
华盛顿大学校友、美国宇航局阿波罗样品馆长赖安·齐格勒(Ryan Zeigler)在约翰逊航天中心接受并帮助测试了这台设备。
斯科特·鲁道夫地球与行星科学教授、麦克唐纳空间科学中心主任布拉德·乔利夫(Brad Jolliff)说:“50年前，当这些样本被收集时，NASA的科学家们有远见地制定了管理程序，在新的分析方法和程序可用时，确保子孙后代能够获得原始的样本，并提出新的科学问题。”
“在华盛顿大学，我们有几个尖端的实验室，研究这些珍贵样本的各个方面，并测试关于它们起源的假设，以及它们如何融入现代行星科学的背景，”乔利夫说，他是华盛顿大学ANGSA团队的机构首席研究员，该团队由新墨西哥大学领导。
“稀有气体研究是一个很好的例子，因为它们不仅包含了许多关于今天从太阳向月球表面注入物质的信息，而且还包含了45亿年前月球的起源。敬请期待接下来有趣的结果!”
3月7日至11日在休斯敦举行的月球与行星科学会议(Lunar and Planetary science Conference)将讨论从最初的气体收集中获得的初步科学结果。
现在正在使用提取歧管装置收集储存容器中的月球气体。在收集容器中的气体之后，该团队计划让其他气体慢慢从月球岩石中扩散出来。然后，NASA将把这些气体送到美国和欧洲选定的专门从事高精度氧、氮、惰性气体和有机物分析的实验室，包括华盛顿大学。
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Olga Pravdivtseva(右)帮助调整休斯敦约翰逊航天中心的提取歧管装置。(照片:亚历克斯Meshik)
“73001号(美国宇航局对阿波罗17号月球风化层样本的标识)的一个重要特征是，它是在水始终低于冰点的深度采集的，”乔利夫指出。“所以人们认为，它可能比上部保存更多的挥发物，上部受到更多的昼夜加热和冷却的影响。”
作为一名实验物理学家，Meshik在高真空设备和同位素质谱方面的背景可以追溯到他在俄罗斯的大学时代，然后在德国海德堡的马克斯-普朗克研究所für Kernphysik，最后在华盛顿大学。
他分享了自己对与妻子和经常合作的普拉夫采娃花了很多时间精心组装提取装置的感想:
梅西克说:“设备的建造发生在COVID限制的高峰期，当时我们必须与团队成员保持6英尺的距离，大部分时间都在家里工作。”“我们只能与EPS同事短暂的户外接触。与此同时，施工需要的人手不止两个人。幸运的是，这些限制并不适用于已婚夫妇。这就是这个设备成为我们家族企业的原因。”
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wasu团队的成员正在研究提取歧管设备(第一排，从左开始):Patrizia Will, Rita Parai和Julian Rodriguez;(后排)Alex Meshik, Dennis Huelsman, Kenny Schmidt, Olga Pravdivtseva和Brad Jolliff。(照片:理查德Schmaeng)
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