“閱壤——月壤科研成果主題藝術(shù)展”宣傳片，視頻來源科藝萬象

月壤是什么樣的？和地球上的土壤有何區(qū)別？它可以培育植物嗎？古往今來，人們對月亮充滿了好奇。由月亮引申出的想象為人類文明留下了無數(shù)的詩歌、小說、電影、藝術(shù)……情感表達(dá)之余，人們更是展開了對月球理性和科學(xué)的探索。1969年，美國宇航員阿姆斯特朗（Neil Armstrong）踏上月球的一小步，為人類探月工程邁出一大步。2020 年 12 月 17 日，中國探月工程嫦娥五號返回器攜帶月球樣品成功著陸地球，實現(xiàn)我國首次地外天體采樣。以嫦娥五號帶回的月壤樣品為研究對象，2022年中秋月滿之際，由中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所、中央美術(shù)學(xué)院實驗藝術(shù)學(xué)院合作推出的“閱壤——月壤科研成果主題藝術(shù)展”開幕及線上科普美育對談在中央美術(shù)學(xué)院校史館西廳舉辦。

此次展覽在籌備過程中提出了有別于以往的創(chuàng)作思路，科學(xué)家、藝術(shù)家、工程師組成了閱壤科研團(tuán)隊。一方面團(tuán)隊對月壤進(jìn)行了多種技術(shù)的顯微成像和數(shù)據(jù)融合，在國際頂級學(xué)術(shù)期刊上發(fā)表相關(guān)學(xué)術(shù)成果 ；另一方面基于各自所學(xué)，集思廣益，共同創(chuàng)制，把展覽本身當(dāng)成大家共同的作品。以科學(xué)家研究月壤的實驗步驟作為展陳邏輯，將具體的科研成果與科學(xué)原理，以顯微攝影、AR、音視頻、動畫、裝置、文獻(xiàn)等多種形式呈現(xiàn)，展覽力求內(nèi)容既有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹R性、互動的趣味性，更有美感的新體驗。進(jìn)而將前沿的科學(xué)內(nèi)容借用藝術(shù)的思維讓大眾觸手可及，帶領(lǐng)觀眾進(jìn)入人類探月史上最具清晰度和可讀性的顯微月壤顆粒圖像，解讀月球的諸種科學(xué)問題和文化現(xiàn)象，探究隱藏在月壤塵埃中的宇宙奧秘，正可謂“盡精微，致廣大”。

展覽現(xiàn)場

月壤是什么樣的？

月壤是什么樣的？我們能否借助現(xiàn)代科技手段一窺究竟？中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所研究員楊蔚在他的導(dǎo)覽中，以一組總質(zhì)量為53.865 毫克的146個月壤顆粒景深合成顯微照片帶我們走近月壤。

全家福(Family portrait)——CE5C0600YJFM00402中的146個“大顆?！?(The 146 “l(fā)arge particles” from CE5C0600YJFM00402)
樣品號(Sample Name)：CE5C0600YJFM00402, No. 000~ No. 145
總質(zhì)量(Total Mass)：53.865 毫克 (Milligram)
圖像(Image Type)：光學(xué)景深合成顯微照片(Focus stacking micrograph)
拍攝(Photographer)：閱壤科研團(tuán)隊(Lunar Soil research team)

不同于由水、大氣和生物活動等影響下形成的地球土壤，月壤是月球表面長期遭受隕石和粒子轟擊而成，也是月表風(fēng)化層中的細(xì)粒（小于1厘米的顆粒）部分，幾乎覆蓋了整個月球表面。這組全家福是自嫦娥五號帶回的1500毫克月壤樣本（CE5C0600YJFM00402）中挑選出的最大的146顆，包含40個玄武巖、36個角礫巖、32個玻璃、37個黏結(jié)物和1個橄欖石，是迄今為止月壤顆粒最清晰、最具可讀性的光學(xué)顯微照片。月壤處于固體月球和宇宙空間的實際邊界，可以為理解月球及其所處的空間環(huán)境提供關(guān)鍵信息。

嫦娥五號月壤樣品分為鏟取樣（CE5C）和鉆取樣（CE5Z）兩類。此次展出的月壤樣本（CE5C0600YJFM00402）為鏟取樣，它于2022年1月14日被裝在一個內(nèi)徑約16毫米的石英玻璃瓶中，發(fā)放給中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所開展為期1年的科學(xué)研究。在獲得樣品的當(dāng)天，研究團(tuán)隊對其進(jìn)行了微米CT掃描。與醫(yī)院CT的原理類似，微米CT是一種利用X射線逐層觀察樣品內(nèi)部的三維成像技術(shù)，它可以在更小的尺度獲得更高的分辨率。展覽中的“滿月(Full Moon)”微米CT掃描視頻，是從上至下逐層播放石英玻璃瓶中樣品的橫切面，全面立體地呈現(xiàn)了月壤的組成。觀眾不僅能了解月壤顆粒的大小和形狀，而且能通過明暗的差異可以識別出不同密度的物質(zhì)，如：亮白的鈦鐵礦，淺灰的輝石，深灰的長石。

嫦娥五號月壤顆粒三維重建視頻（黏結(jié)物顆粒，編號:047)

嫦娥五號月壤顆粒三維重建視頻（玄武巖顆粒，編號:137）

我們可以從取自樣本（CE5C0600YJFM00402）的7件顆粒——3件玻璃碎片、2件黏結(jié)物，1件角礫巖，1件玄武巖顆粒，進(jìn)一步了解和認(rèn)識月壤樣本。其中3件玻璃碎片顏色分別呈現(xiàn)為灰綠色、灰褐色、褐色，形狀也各有不同。玻璃是月壤中的常見組分，它形成于高溫熔融的月球巖石或土壤的突然冷卻淬火。有些玻璃是火山成因，來源于火山噴發(fā)的巖漿，另一些是撞擊成因，形成于隕石撞擊產(chǎn)生的高溫熔融。此次展出的樣本玻璃碎片形成于隕石撞擊。

黏結(jié)物則是較小的月壤顆粒（礦物、玻璃和更早形成的黏結(jié)物）的集合體，通過沖擊熔融玻璃粘合在一起，呈現(xiàn)出千姿百態(tài)，常常含有空洞，如奇石一般。它在月壤中占很高的比例，平均約為25-30%。由于微隕石撞擊月壤會持續(xù)形成黏結(jié)物，因此，月壤中的黏結(jié)物含量會隨暴露時間而增加。它形成于微隕石撞擊月表風(fēng)化層產(chǎn)生的熔融和混合，是無大氣天體土壤中所特有的物質(zhì)。受到地球大氣的保護(hù)，微隕石只能以較慢的速度落到地球表面，所以地球上沒有發(fā)現(xiàn)黏結(jié)物。

展覽為七顆通過微噴的方式展現(xiàn)的月壤顆粒顯微攝影作品，制作了對應(yīng)的AR展示程序。上圖為CE5C0600YJFM00402號部分月壤顆粒顯微攝影的展覽現(xiàn)場圖。觀眾可通過微信小程序“科藝萬象AR”掃描這三件顆粒圖像獲得立體的月壤重現(xiàn)模型，并能以科學(xué)家視角進(jìn)一步觀看到每一個顆粒的橫截面圖像及其原理說明。

大部分月球返回的巖石樣品是角礫巖。它同樣形成于隕石撞擊作用，是月球表面持續(xù)遭受隕石撞擊的又一例證。角礫巖主要由礦物和巖石的角礫構(gòu)成，含有較少的玻璃和空洞。角礫分散在一些更細(xì)粒的物質(zhì)中，可能來自某一種單一巖石，也可能來自早期的角礫巖，沖擊玻璃等多種撞擊產(chǎn)物類型。

玄武巖是一種火山熔巖，來自于月球內(nèi)部（100-400公里）的熔融，由于浮力作用噴發(fā)至月球表面。它是月海的主要巖石類型，主要由長石、輝石、橄欖石、鈦鐵礦等礦物組成。嫦娥五號月球樣品的首批研究成果主要來自于這些玄武巖顆粒，這是迄今為止人類采集到的最年輕的月海玄武巖。研究表明20億年前的月球仍然保持著活力，并非像我們今天所看到的那樣一片死寂，這些玄武巖就形成于那時候的一次月球火山活動。對于這些玄武巖的研究，將幫助我們進(jìn)一步理解月球熱-化學(xué)演化歷史。

月壤顆粒的掃描電子顯微鏡背散射全景照片
樣品號(Sample Name)：CE5C0600YJFM00402, 008
類型(Particle Type)：玄武巖（Basalt）
重量(Weight)：0.160 毫克
圖像(Image Type)：掃描電子顯微鏡背散射(Back-scatter electron)
拍攝(Photographer)：閱壤科研團(tuán)隊(Lunar Soil research team)

如何看清月壤顆粒的內(nèi)部樣貌？借助電子顯微鏡觀察樣品的橫截面，利用電子束掃描樣品，并接收從樣品上散射的電子，我們可以看到樣品橫截面的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，這就是背散射圖像。盡管電子顯微鏡可以很容易獲得放大萬倍的圖像，但是這種高放大倍數(shù)只能看到局部。為了盡可能地兼顧放大倍數(shù)和顆粒全貌，研究團(tuán)隊對單個月壤顆粒進(jìn)行了64至400張放大2000倍的背散射成像，然后拼接成一幅背散射全景照片，圖像中的明暗反映的是該位置元素原子序數(shù)的高低。這件掃描電子顯微鏡背散射全景照片既呈現(xiàn)了月壤的整體結(jié)構(gòu)，也展示了其內(nèi)部細(xì)節(jié)。

月壤顆粒的正交偏光顯微照片

樣品號(Sample Name)：CE5C0600YJFM00402, 008

類型(Particle Type)：玄武巖（Basalt）

重量(Weight)：0.160 毫克

圖像(Image Type)：正交偏光顯微(Cross-polarized micrographs)

拍攝(Photographer)：閱壤科研團(tuán)隊(Lunar Soil research team)

月亮的世界有色彩嗎？如果有，又有哪些色彩呢？月壤在偏光顯微鏡下呈現(xiàn)出的是一片色彩斑斕的世界。若想看到這片彩色世界，需要先將月壤顆粒制備成約30微米厚的薄片。對于微細(xì)的月壤顆粒而言，這并非易事。此次展出的首套嫦娥五號月壤顆粒正交偏光下的顯微照片。不透明的針狀鈦鐵礦和非晶質(zhì)的玻璃，呈現(xiàn)為暗黑。而其它主要礦物，如：輝石、長石和橄欖石，則爭相展示著各自的艷麗。白光由紅、橙、黃、綠、藍(lán)、靛、紫等不同波長單色光組成，在干涉的作用下，長石呈現(xiàn)出淡雅的灰，輝石為明亮的黃和藍(lán)，橄欖石干涉色最為艷麗和多變。不同類型的顆粒呈現(xiàn)出不同的美感，隨著角度的變換，長石會出現(xiàn)顏色分明的聚片雙晶；黏結(jié)物和玻璃中零星的細(xì)小礦物碎屑，時明時暗，如繁星點點；角礫巖和玄武巖五彩繽紛，則如哥特式花窗。

每顆月壤都是一個完全不同的世界，展現(xiàn)了其獨特的外形和內(nèi)涵。不同類型的顆粒具有不同的結(jié)構(gòu)，白色的鈦鐵礦，淺灰的輝石，深灰的長石，黑黑的空洞，不同的大小，不同的形狀，不同的排布……形成千變?nèi)f化的組合，正可謂“一塵一世界”。

模擬月壤培育出的植物苗

Plants cultivated in simulated lunar soil

中文名：礬根（拉丁學(xué)名：Heuchera）

界：植物界( Plantae)

門：被子植物 (Angiospermae）

中文名：月季花（拉丁學(xué)名：Rosa Chinensis Jacq)

界：植物界(Plantae)

門：被子植物 ( Angiospermae）

月壤可以培育植物嗎？目前的探月活動未曾在月球發(fā)現(xiàn)生命的痕跡，但這并不能阻止實驗研究的探索。在展廳一側(cè)布置的展臺上，陳列著多株由低鈦玄武質(zhì)模擬月壤樣品(CLRS-1A）培植的礬根和月季幼苗。該樣品由中國科學(xué)院地球化學(xué)研究所研制，以長白山玄武巖火山渣為原料，制備成粒度與 Apollo 月壤相似的模擬月壤。礦物組成以基性火山玻璃為主，并含有橄欖石、斜長石、輝石和少量鈦鐵礦，化學(xué)成分與低鈦玄武巖月壤相似。

科學(xué)與藝術(shù)兩個看似迥異的領(lǐng)域，自古希臘羅馬時期開始同源發(fā)展。歷史上的月球觀測成果在很大程度上正是通過藝術(shù)的途徑予以記錄，而科學(xué)家也希望自己的科研成果能以藝術(shù)化的方式呈現(xiàn)和傳播。不少科學(xué)家正是在科研過程中展現(xiàn)了自己非凡的藝術(shù)才干，而藝術(shù)家也經(jīng)常受科學(xué)家邀請參與到月球觀測成果的繪制工作。實際上，這樣的傳統(tǒng)流傳至今，特別計算機時代帶來了科學(xué)成果藝術(shù)化呈現(xiàn)的更多可能。由中央美術(shù)學(xué)院教師王沂帶來的導(dǎo)覽，主要介紹了藝術(shù)家們對月壤樣本（CE5C0600YJFM00402）研究過程展開的觀察記錄，他們在對科研數(shù)據(jù)與結(jié)果進(jìn)行藝術(shù)呈現(xiàn)的同時，也開展了基于月壤的科技藝術(shù)研究、創(chuàng)作與美育普及。

《月上踏浪》

氮氣手套箱裝置、模擬月壤、浪紋滾輪

裝置

尺寸可變

2022年

月壤在被帶回地球后，如何保存？月壤因為長期存在于月面真空中，如果直接暴露在空氣中，它很容易被氧化或蝕變。因此，科學(xué)家通常使用真空罐或手套箱來保存月壤樣品，從而避免空氣中的水蒸汽或氧氣接觸月壤。在展廳中閱壤科研團(tuán)隊創(chuàng)作的裝置作品《月上映浪》，還原了科學(xué)家研究月壤的工作場景，卻置換了它的科研內(nèi)容。眾所周知，月球與潮汐變換有著密切的關(guān)聯(lián)。而潮汐形成的海浪也刺激著我們的視覺感受，以至于我們的古人不斷將這種轉(zhuǎn)瞬即逝的自然物象借助質(zhì)樸的線條語言表達(dá)出來，于是乎積淀形成了諸如渦旋紋、波形波紋、浪形波紋、垂幛式波紋、鷹爪浪紋，扇形紋、環(huán)圈紋、隨形紋等中國傳統(tǒng)繪畫語言，同時在此基礎(chǔ)上還延展形成了“落花流水”、“海水江崖”等極具中國美學(xué)特征的工藝美術(shù)圖案。這里的十六個手套箱中對應(yīng)了十六朵不同類型浪花，當(dāng)我們看到這些豐富多彩的紋樣，怎能說這不是一種對月亮的描摹呢？這是浪花的語言，也是月亮的語言。看似科學(xué)研究的場景，成為了藝術(shù)體驗的現(xiàn)場。

《萬人攝月》是一個還在不斷生成的作品。它是由征集到的全球天文愛好者和攝影愛好者的攝月作品制作而成，記錄了這些拍攝者眼中的月亮百態(tài)——月芽、滿月、殘月、超級月亮、月食……這些月亮圖像可以統(tǒng)稱為月相。月相是從地球上看月球直接被陽光照射的部分的形狀，可以用新月、眉月、上弦月、盈凸月、滿月、虧凸月、下弦月、殘月等術(shù)語來描述。隨著月球圍繞地球和地球圍繞太陽的軌道位置的變化，月相在一個朔望月（約 29.53 天）內(nèi)逐漸變化。而伴隨著這些月相頻閃的同時，一系列關(guān)于月球的歷史信息也在不斷跳動出來，涵蓋政治、文藝、科技、宗教等不同的領(lǐng)域，用不同的知識視角描摹共同的月亮。

《月秤》

秤、模擬月壤、月球等比模型、羽毛、腳印

物體劇場

尺寸可變

2022年

原始方案構(gòu)思：邱志杰

成品延伸制作：閱壤科研團(tuán)隊

由藝術(shù)家邱志杰構(gòu)思，閱壤科研團(tuán)隊制作的《月秤》，緣起于伽利略的自由落體實驗——任何物體在定律相同高度做自由落體運動時，下落時間相同。1969年，美國宇航員阿姆斯特朗和斯科特借著步梯登上月球后，同時釋放一片羽毛和一把錘子，兩件物體在真空環(huán)境下同時落地，完成了對伽利略實驗的致敬。這件以秤、模擬月壤、月球等比模型、羽毛和腳印做出的“物體劇場”，是同時致敬伽利略實驗和阿姆斯特朗登月。從伽利略的假說到登月釋放的羽毛，月球成為衡量人類技術(shù)進(jìn)步的秤砣。

《星的方向》

建盞陶瓷材料 月隕石 ( Leayoune 002)

直徑30cm的圓形盤，共7件

陳明強

2022年

藝術(shù)家陳明強從觀察嫦娥五號帶回的月壤樣品的顯微圖像時，找到一種似曾相識的感覺。他曾在家鄉(xiāng)的非物質(zhì)文化遺產(chǎn)建陽建盞中看到不同形狀閃閃發(fā)光的晶體和肌理，就像一顆神秘的“小星星”。于是他利用建盞陶瓷泥料模仿月球表面的肌理，并在建盞釉料中加入少量月球隕石礦物，再利用建盞的非遺燒制技巧，燒制出與眾不同的釉面肌理效果。這件命名為《星的方向》，以燒制的7個圓盤組成北斗七星的形狀，呈現(xiàn)月亮從“朔”到“望”，再到“晦”過程中的七個片段，同時表達(dá)人們對月球的探索循環(huán)向前，又充滿不確定性。

《周而復(fù)始》

機械臂、沙漏、模擬月壤

尺寸可變

閱壤科研團(tuán)隊用機械臂、沙漏、模擬月壤創(chuàng)作的《周而復(fù)始》，是一件隨著展覽還在不斷推進(jìn)的創(chuàng)作，由模擬月壤制作而成的沙漏每間隔10分鐘就會被旋轉(zhuǎn)一次，機械臂看似是在擺弄沙漏其實是在調(diào)整它的落沙時速，盡可能保證時間的一致。人類祖先通過觀察月相來衡量自己所處的這個世界，以至于“月”成為了我們時間的刻度。人們根據(jù)月的變化來調(diào)節(jié)著自己的生產(chǎn)與生活，周而復(fù)始。

科普室

美育室

值得一提的是，本次展覽特別設(shè)立了科普室和美育室。科普室以影像藝術(shù)的方式進(jìn)行科普影像的展陳，包括中外一系列有關(guān)月球探索的科普紀(jì)錄片，以及中國、美國、前蘇聯(lián)在探月過程中形成的觀測影像及科教電影。美育室除展示已有成果外，還準(zhǔn)備了大量與月球主題相關(guān)的畫冊、立體書、詩歌、復(fù)刻版畫等讀物和展品供觀眾閱讀體驗，同時系統(tǒng)梳理和展示了有關(guān)月球科研圖像的發(fā)展脈絡(luò)。展覽期間，科普室將邀請國家航天局、中國科學(xué)院相關(guān)科研機構(gòu)的專家學(xué)者圍繞月球及行星科學(xué)展開系列講座。而在美育室將舉辦一系列月球及行星主題的美育公教活動。

導(dǎo)覽結(jié)束后，邱志杰、魏勇、陳曄、楊蔚、邱思遙等老師結(jié)合觀展體驗展開了對談。大家以伽利略的月相素描作為討論緣起，細(xì)談歷史上科學(xué)家的藝術(shù)創(chuàng)作與藝術(shù)家的科學(xué)發(fā)現(xiàn)，并從行星科學(xué)與科技藝術(shù)兩個不同的學(xué)科視角，分析各自領(lǐng)域的工作方法和思維方法在彼此學(xué)科研究上的共通性，同時延展到如何在更為寬廣的社會空間共建“科普美育”這一全新的學(xué)理概念。

據(jù)悉，活動當(dāng)天的抖音平臺全網(wǎng)直播，在線觀眾高達(dá)400余萬人。

圖文、視頻/主辦方

編/楊鐘慧

部分圖片/李迪