二○一六年，苏德辰在广东丹霞山世界地质公园进行科普宣传

地球已经有46亿年的历史了，在漫长的演化过程中，大自然鬼斧神工般创造了无数奇美的风景，而地质科学正是探索地球之美的最佳途径。一砂一世界，一石一天堂，苏德辰想用自己的努力，剥开地质科学看似深奥枯燥的坚硬外壳，展现动人心魄的内在之美。

近日，国土资源首席科学传播专家聘任仪式举行，中国地质科学院地质研究所研究员苏德辰正是首批受聘的12名专家之一。

4月14日一大早，苏德辰就和同事赶往房山地质博物馆，在4月22日地球日这一天，他将在这里为200名中小学生做一场地质科普讲座，之后，他还要带领孩子们到房山世界地质公园进行野外科普训练，帮助孩子们认识沿途的各种地质现象。因此，他提前一个星期去现场“踩点”，并搜集一些资料补充到自己的讲座中。

“你们打那口5000米的科学钻井会不会把地球打穿？”

谈起自己选择科普的缘由，苏德辰认为最早萌芽于2001年开始实施的中国大陆科学钻探项目，当时他负责将每天的项目进展、各项主要活动等信息上传到国际大陆科学钻探英文网站上，并负责更新中国大陆科学钻探中文网站的相关信息。

中国是继苏联和德国之后第三个实施大陆科学深钻的国家，因此，中国大陆科学钻探的项目在实施过程中非常轰动，每天都有很多人到江苏东海的钻探现场参观访问，现场展版的解说词就要求写得通俗易懂些。尽管科学家们觉得这些展版已经很通俗了，但还是会有人提出各种各样的疑问，苏德辰就负责回答他们的问题。当有重大进展通报时，科学家们常常用专业的术语发布他们的成果，不要说普通读者如读天书，就连专业的记者都大呼看不懂，这个时候，苏德辰往往担任“翻译”，将专业名词解释成大家能够理解的文字。

苏德辰，1981年考大学时第一志愿就填写了长春地质学院的地质系，毕业后到北京市地质调查所工作。有一年，他们在北京北部山区用化探法寻找石英脉型金矿，正常的工作流程是每隔40米采取一份土壤样品，而在采样时，白色的石英脉往往就暴露在野外，大部分人就只管取土壤样，以尽快完成任务，对出露在脚底下的石英脉看也不看。苏德辰每次见到石英脉露头或特殊的地质现象，都会对它们进行详细记录，并顺手采集一些样品。就这样，在采样的过程中，完成了填图的工作。这种习惯让他在之后的科研工作时，认真思索科普的必要性。

而真正下定决心做科普，来源于两次亲身经历。

2000年，苏德辰等6位地质学家参观德国的一个陨石撞击坑，刚一打开地质图，旁边一位女游客就凑上来看，并准确地指出陨石坑的位置和撞击构造，苏德辰非常惊讶，就问她：“你是学地质的么？”没想到女游客告诉他自己是一名医生。

另一次是2005年参加科技部“973”项目答辩会，在会间休息的时候，苏德辰和另一组搞生物的科学家聊天。他简单介绍了在江苏东海进行的大陆科学钻探的情况，有人就问：“你们打那口5000米的科学钻探会不会把地球打穿？”苏德辰解释说，5000米的深钻，对于人类来讲已经是比较难为的一件大事，但是，地球的直径有12800公里，如果把地球比喻成一个鸡蛋，地壳就相当于蛋壳，只不过这个蛋壳的平均厚度有30多公里，5000米的深钻不过是在“鸡蛋壳”上打个浅浅的小孔，连蛋壳的五分之一都没有钻透。

这两次经历让苏德辰感触颇深，国内不同领域的科学家对地学知识的了解几乎是空白，虽然这可能是个例，但是德国一位普通医生却具备相当丰富的地学知识。对他来说，身为一名地质学家，有责任将最基础的地学常识整理出来，让其他领域的科学家以及普通民众了解地学，喜爱地学。

2008年，苏德辰在科学网开通了博客，算是开始了“科普生涯”，他的科学网博客标签是“地学科普与地质灾害”，内容多是与地质相关的内容。

从开始做科普到现在，苏德辰觉得自己最成功的一次科普发生在2011年，当时他带着一个记者去北京西山参观他发现的15亿年前的古地震遗迹，回京的路上到灰峪采了一些化石，之后这位记者就喜欢上了地质，现在已经是三叶虫化石专家，专门收集和整理世界各地的三叶虫化石。

“有的时候一个定义就要花三四天的时间，阅读好几十篇相关文章”

决心投入到科普领域之后，苏德辰给自己定了一个小目标，从两个方面科普地学，一是从专业角度如地貌、矿物晶体等方面发掘地质之美，二是向公众全面系统地介绍中国的世界地质公园。

而真正投身于科普事业，苏德辰才发现科普比科研困难多了，“科研工作有模式化的东西，就拿矿物来说，采集样品后，分析它的化学成分、物理性质、形成环境和年龄等等，基本上按照固定的套路往下做就可以了。科普就完全不一样，在介绍不同的矿物时，要根据受众的兴趣点，除了介绍矿物的基本特征外，还要联系实际和受众的兴趣，变换不同的角度来介绍它的用途、功效等与日常生活相关的常识，甚至与考古和历史故事融合在一起。”

有些专业术语对于地学专业人员非常简单，但如果想让没有地学基础的人明白其含义，则要重新审视，为了用通俗易懂的语言精准描述，“有的时候一个定义就要花三四天的时间，阅读好几十篇相关文章，然后再绞尽脑汁地去组织文字。”

地球已经有46亿年的历史了，在漫长的演化过程中，大自然鬼斧神工般创造了无数奇美的风景，而地质科学正是解释地球之美的最佳途径。一砂一世界，一石一天堂，苏德辰想用自己的努力，剥开地质科学看似深奥枯燥的坚硬外壳，展现动人心魄的内在之美。

有一次苏德辰到广东丹霞山世界地质公园考察，正好遇上两个三年级的学生，趴在解说牌上抄简介，原来，老师给他们布置了一篇写丹霞地貌的作业。苏德辰上前和他们聊天，“既然叫丹霞，为什么周围的岩石看起来并不是红色的啊？”面对孩子的问题，苏德辰耐心给他们解释了砂岩和砾岩的知识，再分析为什么有的地方很红，有的地方不红。“不要低估孩子们的认知能力，和他们聊天，对我的书也很有帮助。”

不久前，河北兴隆六道河中学找到苏德辰，原来师生们在阅读《温家宝地质笔记》的过程中，普遍反映看不懂，希望苏德辰能带领学生们现场演示一下《温家宝地质笔记》中描述的测量和绘制地质剖面的过程。苏德辰提前用一天时间找到了一处地质意义很重要的位置，第二天带着19个学生和几位老师来到这个这个野外露头，教孩子体验如何使用罗盘、如何观察和描述岩石、如何测制野外地质剖面。在他的指点下，学生们发现看起来普普通通的大石头里面藏有很多很多的学问啊。

“做科普实际上对科研工作也有所促进”

作为一名科学家，地质科研仍然是苏德辰的工作重心，“做科普大多是利用空闲时间在做，没想到几年积累下来，逐渐得到了社会的认可。”最近，苏德辰成为国土资源部首批首席科学传播专家之一。“就我自己来看，虽然在做科普的过程中会占用一些时间，但并没有因此而耽误这几年的地质科研，并且，这几年的科普对科研工作还有所促进。”

2016年纪念地质百年的时候，苏德辰受邀在门头沟区做了一场科普讲座，主要介绍他们最近几年在北京西山的重要地质发现。讲座结束后，一位姓李的地理老师拿出一张照片来请教，李老师平时观察能力比较强，遇到不能解释的地质现象，就拍了张照片。而这张照片中的地质现象，正好与苏德辰正在研究的古地震有关，是他一直在寻找但还没有找到的。“如果没有这次科普讲座，最终也会有所发现，但可能会晚一些，不可能这么快就出来成果，这也算是无心插柳柳成荫吧。”

有的时候，听众会向苏德辰提出各式各样的问题，出于科学家的严谨，知道的马上回答，不知道的他会回去查找资料寻找答案，如果资料上没有，说明这就是科学上的一个疑点，值得进行研究。

每次出野外，苏德辰会随身携带两个相机，只要见到有意思的地质现象就会拍下来当成资料。这个习惯源于1997年，当时苏德辰与一位澳大利亚的专家在辽宁寻找金刚石矿，这位澳大利亚的专家是学地球物理的，但是他对野外见到的各种岩石都很熟悉。细究根源，原来国外所使用的教材大都特别精美，图片多是彩色的，而国内的教科书很多还是的黑白印刷，书中的岩石或矿物与野外实际看到的相关极大。 “在科普时，一张好的图片能让观众一目了然，每张照片背后都有一段精彩的故事。”10多年来，他已经积累了40多万张照片，今年年初，苏德辰花了一个多月的时间，从自己的照片中选出200多张，再加上网上征集的一些图片，出版了《地质之美——经典地貌》，这也是“地质之美”系列科普图书中的第一本，这本书刚一问世便荣获了2017年国土资源优秀科普图书荣誉。

北京时间12月6日5时42分，嫦娥五号上升器成功与轨道器和返回器组合体交会对接，并于6时12分将样品容器安全转移至返回器中。这是嫦娥五号首次月球“挖土”并“打包”带回地球，它的一系列操作中也有行星地质学家的智慧与汗水——

嫦娥五号探测器实施动力下降并成功着陆，将在预选区域开展月面采样工作 图片来源：国家航天局

肖龙（右）在北京航天飞行控制中心工作现场

此次嫦娥五号迈出中国探月工程“绕、落、回”的关键一步，实现月面自动采样并成功返回，是我国探月工程最复杂、难度最大的任务之一。而早在10年前，中国地质大学（武汉）肖龙教授团队、段隆臣教授团队和李大佛教授团队就接受任务，为嫦娥系列任务研制模拟月壤、绘制采样点地质地貌地图，研究采用何种型号钻头、使用何种钻探方法取样……

研制模拟月壤，助力月面钻探取样

月面采样能否成功的关键因素之一，是要了解月壤的性质，并研制出与实际月壤性质较为相似的模拟月壤，用于采样工程技术验证。从2011年开始，中国地质大学（武汉）行星科学研究所肖龙教授和他的团队就开始着手为嫦娥系列任务研制可供实验的月球土壤样本。在肖龙的实验室兼办公室，桌面上摆放最多的就是各种类型的模拟月壤，这也记录了他们团队10年的奋斗历程。

由于缺乏真实样本数据，他们只能用有限的陨石和遥感数据反复进行分析，用不同的材料进行配比尝试。为保障模拟月壤的高仿逼真，肖龙带领团队调研了“阿波罗载人登月计划”采集的月壤样品性质，获得了实际月壤的相关参数，以及随深度变化的月壤剖面结构。团队根据实际月壤的可能状态和月面低重力的工作环境，选取了不同类型的玄武岩、火山灰、斜长岩、钛粉等数十种与月壤性质较为相似的地球岩石和矿物，选择特定的工艺，对岩石进行破碎加工，制造出颗粒形态和成分等都与实际月壤相似的原料，进而将不同粒度的原料进行配比。

经过大量试验和迭代，团队成员研制了不同密度、不同级配、不同成分等10多个系列的模拟月壤，被工程单位用作地面钻探试验，确定各项钻探参数，再根据这些参数设定月面钻探取样的工作模式。

肖龙介绍，为嫦娥系列任务研制模拟月壤的10年来，其团队总共为工程单位提供了近100吨模拟月壤；共研发出60多个种类的模拟月壤，经过反复筛选，其中10多种被最终确认为试验用月球土壤。近几年，他们还研制了用于材料加工（如3D打印）的模拟月壤，以及模拟火星土壤等，为月球基地建设、火星探测、地外资源利用等提供支撑。

绘制大比例尺月球地质图，为“嫦娥”指路

如同打仗需要战场地形图一样，嫦娥五号降落月表同样需要一份详细适用的地图。只有廓清落点的地质地貌，才能确保嫦娥落月的安全。因为涉及月面取土作业，这份地图还必须涵盖落点附近的地质构造，以满足嫦娥五号的工作需求。

据了解，嫦娥五号预选着陆区东西长约450公里、南北宽约120公里，总面积约5.5万平方千米。这么大面积的月海地形地貌图如何绘制？作为采样点选址的一项关键工作，肖龙教授带领团队在结合以往国内外月球地质填图资料和填图规范的基础上，建立了利用多源遥感数据开展月球地质填图的方法和流程，包括落月点地形地貌、石块分布、月壤厚度以及撞击坑统计定年；并采用高程数据计算预选着陆区山体阴影、坡度，月海的地形特征和玄武岩厚度；采用多光谱数据反演铁钛含量、计算光学成熟度、合成假彩色影像和月壤粒度。

经过10年努力，肖龙教授带领团队顺利完成并提交了《嫦娥五号预选着陆区1∶25万地质图》，基本查明了嫦娥五号预选着陆区的地质框架和地质事件序列，为嫦娥五号着陆提供了大比例尺月球地质图。该地质填图成果为探月工程提供了基础地质支撑，通过对月海玄武岩物质成分、玄武岩喷发历史和撞击坑等着陆区域专题研究，确定了地层切割关系、成分和矿物组成，厘清了该区域的地质演化历史。

“《嫦娥五号预选着陆区1∶25万地质图》完全覆盖嫦娥五号预选着陆区，弥补了预选着陆区没有大比例尺月球地质图的空白，是我国嫦娥五号任务重要的参考资料。该地质图表现了预选着陆区范围内各种地形、地貌、地质信息，以及主要地质单元的分布、年龄、岩性、化学成分、矿物组成等特征。丰富翔实的地质图面内容可以为嫦娥五号任务选择一个样品价值最为丰富、实施难度适中的着陆点提供依据。同时，也为返回样品的研究提供了不可或缺的地质背景信息。”肖龙介绍说。

作为嫦娥五号钻取子系统飞控专家组成员，肖龙还参与了嫦娥五号科学目标的论证和采样点的选址工作。

北京时间12月1日23时11分，嫦娥五号在月球正面西经51.8度、北纬43.1度附近成功着陆。着陆点位于月球正面风暴洋的吕姆克山脉以北地区，这是中国探测器第三次在月球实现软着陆，也是人类探测器首次踏足这一领域。为什么选择在此处采样？

肖龙表示，着陆点的选址最主要考虑两点，一是工程的安全性，二是要有重要的科学价值。工程方面，主要考虑地形、地貌、坡度、光照和通信条件等因素；科学方面，重点考虑在月球科学中的价值，能否为回答月球科学问题提供关键样本。着陆点要远离以往着陆采样区，还要有与以往不一样的样品，能够回答以往没有解决的科学问题。吕姆克山区域有月球上最年轻的火山岩，样品的研究意义很大。

设计螺旋钻进方案，破解钻头散热难题

钻取月壤的钻头要钻进月表2米深，而月球上没有空气和水，那么，高速旋转下的钻头该如何散热？中国地质大学（武汉）段隆臣教授团队和李大佛教授团队参加了部分钻探方案设计和钻探模拟试验等工作。

段隆臣介绍，月球钻探与地球钻探的最大不同是环境不一样。有利的是，月球引力只有地球引力的1/6，机械设备消耗的功率较小；不利的是，月球上是真空环境，重力环境也发生改变。此外，在地球环境下，钻头钻进往往会使用冷却液，给钻头降温才能继续工作，而月球上没有空气和水，钻头在高速运转中产生的高温无法散热，必然影响钻头工作。

段隆臣带领团队经过理论计算，确定了在月球上钻探2米需要的动力储备，并通过低密度的月壤模拟低重力效果，经过反复尝试，最终选定螺旋钻进方案。在钻头的选取上，李大佛教授团队也进行了很多有益尝试。

“钻头钻进后，月壤的一部分会由钻头的螺旋叶片带出，另一部分月壤通过空芯钻杆带回地球。”段隆臣团队成员高辉介绍了钻取月壤钻头的工作原理：螺旋叶片带出月表的月壤可以有效降低钻头的温度，不需要再进行冷却也能确保钻头正常工作。

高辉介绍，嫦娥五号的取土作业采用机械臂表取和钻具钻取两种方式进行，其中表取1.5千克、钻取0.5千克。表取由机械臂采用挖、夹、铲等动作完成，表取的机械臂相当于机械手，非常灵活，配合计算机视觉系统，可以实现自由抓取。

月球样品成功返回后，中国地质大学（武汉）将积极申请样品，开展相关研究工作。“月壤样品宝贵，成分非常复杂，需要系统开展研究，包括月壤颗粒粒度、岩石矿物组成、年代学、元素和同位素组成等。通过系统的研究，可以获得有关对月球火山活动历史、月幔物质组成、月球热历史等方面的新认识。这些工作将由多个单位共同完成。”肖龙说。