位於馬里蘭州格林貝爾特的NASA戈達德太空飛行中心的科學家們最近收到了月球表面的樣本。據了解，自從阿波羅17號宇航員於1972年12月被送回地球后，這些樣本一直被小心翼翼地存放在休斯頓的NASA約翰遜太空中心的一個冷凍室里。
這項研究是阿波羅下一代樣品分析計劃（Apollo Next Generation Sample Analysis Program，以下簡稱ANGSA）的一部分。這是一項研究從阿波羅計劃返回的樣品的努力以在即將到來的前往月球南極的Artemis任務之前進行。
然而將樣本從約翰遜送到戈達德的研究人員–及位於加州硅谷的NASA艾姆斯研究中心、華盛頓特區的海軍研究實驗室和位於圖森的亞利桑那大學的研究人員–的過程要比你想象的困難得多。這是一個始於四年多前的過程，當時NASA的Julie Mitchell和她在約翰遜的Artemis策展團隊開始設計和改造一個設施來處理冷凍的阿波羅17號樣本。這是一種新的方法，科學家們對採用一種可以應用於未來月球任務的技術感到興奮。
“我們在2018年初開始這項工作，我們需要面對許多技術上的挑戰，對此，我們必須克服這些挑戰才能走到這一步。這被看作是為未來冷樣品處理準備設施的一次實踐，”Mitchell說道。
之後，她又補充道：“通過做這項工作，我們不僅推動了Artemis的探索，而且還推動了未來的樣品返回和人類對太陽系其他地區的探索。我對通過為我們開發收集這些材料的能力進而把它們安全地帶回家並長期保存它們這樣的小小方式來做出貢獻而感到非常榮幸。”
等到設施準備就緒，約翰遜天體材料研究和探索科學(ARES)部門的阿波羅樣品策展人Ryan Zeigler及其團隊必須適應Mitchell團隊設計的獨特條件以便在處理過程中保持樣品的冷凍，這包括因霜凍導致的能見度下降、在氮氣凈化手套箱中戴着厚手套操作樣品的挑戰，據悉，所有這些都發生在一個保持在零下4華氏度（零下20攝氏度）的步入式冷藏室中。當宇航員可能從月球南極返回冰塊樣本時，能保持樣本的冷凍對Artemis來說非常重要。
“我們所做的一切都涉及到大量的物流和大量的基礎設施，並且加上寒冷就更難了，”Zeigler說道，“這對Artemis來說是一個重要的學習課程，因為能在寒冷中處理樣品對Artemis任務來說甚至比對阿波羅號更重要。這項工作為我們提供了一些經驗教訓並為Artemis提供了良好的反饋。”
一旦冷凍樣品在約翰遜被月球樣品處理員Jeremy Kent處理和細分后，這些樣品就被裝在裝有乾冰的冷卻器中快運、在戈達德立即打開並儲存在一個安全的冷凍庫中。對於現在跟這些寶藏打交道的科學家來說，收到近五十年來未曾調查過的樣本有一些特別之處。
Jamie Elsila是戈達德天體生物學分析實驗室的研究科學家，她的研究和分析樣本的重點是研究小型、揮發性有機化合物。以往的研究表明，一些月球樣本含有氨基酸，而這些氨基酸是地球上的生命所必需的。她的團隊希望了解它們在太陽系的起源和分佈。
“我們認為月球土壤中的一些氨基酸可能是由前體分子形成的，這些前體分子是更小、更易揮發的化合物如甲醛或氰化氫，”Elsila說道，“我們的研究目標是識別和量化這些小的有機揮發性化合物及任何氨基酸，另外利用這些數據來了解月球的前生物有機化學。”
戈達德的中大西洋諾貝爾氣體研究實驗室的首席調查員Natalie Curran主要是負責了解樣本在月球上存在期間可能經歷的歷史。月球表面是一個惡劣的環境，跟地球不同，它沒有一個大氣層來保護它暴露在太空中。
“我們的工作使我們能使用惰性氣體如氬氣、氦氣、氖氣和氙氣來測量樣品暴露在宇宙射線中的時間，這可以幫助我們了解該樣品的歷史。由於宇宙射線可能會對樣品中的有機物造成破壞，因此了解持續時間有助於確定暴露在有機物上的影響，”Curran說道。
Elsila和Curran都擁有冷凍和非冷凍的月球樣本。當這些樣本被帶到地球時，一部分被儲存在室溫下另一部分則被冷凍，這樣方便在兩組之間進行比較。科學家們將對這兩組樣本進行分析以確定有機物含量是否存在差異。了解由不同保存方法引起的任何變化可能會為未來關於如何儲存Artemis宇航員返回的樣品的決策提供信息，這也是約翰遜的ARES團隊將要做的部分工作。
Elsila表示：“想想在月球上收集樣本的所有工作及為保存這些樣本而進行的所有深思熟慮和照顧以便我們能夠在這個時候進行分析，這非常酷。”
Curran則表示：“當你想到這些樣本是如何來自另一個世界，它們走了多及它們裡面保存的太陽系歷史，這總會讓我感到震驚。”