中國科學(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(xué)家對嫦娥五號樣品的研究刷新了人類對月球演化的認(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(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。對絕大多數(shù)人而言，月壤是一本天書，看不清也看不懂。”楊蔚說。

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(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(zé)任把這美麗的微觀世界、這讀懂天書的喜悅分享給公眾。”楊蔚說。

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;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(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(chǔ)上，計(jì)算機(jī)專家制作了月壤顆粒的三維重建，又模擬了嫦娥五號著陸區(qū)正午時(shí)分太陽光強(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)域是令人激動的。“我們對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)或電腦與月壤顆粒互動，感受月壤的美麗。”

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性，也有互動的趣味性，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。”