发现月球新矿物“嫦娥石”为研究月球形成提供有力科学支撑

月壤实验员工作场景

“嫦娥石”一个古老又浪漫的名字，被赋予美好的寓意与想象，是月球馈赠给人类的礼物，是一种新型的矿物。

近日，月球土壤探测工程又迎来好消息。国家航天局与国家原子能机构共同公布“嫦娥五号”的最新科研成果：在月球上发现第6种新型矿物，并将其命名为“嫦娥石”，英文名为Changesite-（Y）。该成果获国际矿物协会新矿物分类及命名委员会批准。

该成果由中核集团核工业北京地质研究院取得。40多年来，中核集团都为探测月球土壤样品提供坚实的技术保障。自1978年起，集团就开始测定美国送给中国月壤样品中的36种元素，其也一直积极对月壤样品进行不同的分析测定实验，积累了宝贵经验。

“嫦娥石”理想晶体图

从月壤里“挖”新矿，地质探索走向“深空”，“嫦娥石”的发现使中国成为第三个发现月球新矿物的国家。

研究月球矿石样品是探月工程的重要任务之一。研究院通过X射线衍射等高端的技术手段，对月球土壤的样品进行了研究与成分分析。

新矿物发现团队的成员李婷对媒体表示：“我们从14万份月壤样品的微小颗粒之中，剥离出直径10微米的单晶颗粒样品，并成功破译出该晶体的结构。”

月球样品显微镜照片

分析结果表明，“嫦娥石”是磷酸盐矿物（金属元素与磷酸根相结合的化合物），在“嫦娥五号”带回地球的月壤玄武岩碎屑中被发现，外表呈柱状晶体结构，作为新型磷酸盐矿物，属于陨磷钠镁钙石族。

作为一种复杂的混合矿物，“嫦娥石”的晶体结构属于三方晶系，尺寸约2微米～30微米，混合矿物有铁橄榄石、单斜辉石、钛铁矿、玻璃等。

此项科研成果的获得过程漫长而曲折。

团队针对“嫦娥五号”月壤颗粒的形貌特征全方位的研究，最终获得“嫦娥五号”月壤颗粒特殊构成的过程，为月壤形成的相关研究提供了有力科学证据，也为分析土壤成分实验的开展做出相应铺垫。

在实验的操作过程中，实验人员会用针尖触动样品在玻璃片上运动，但就是无法吸附住样品，只能一次又一次地不断尝试。最艰难的实验过程是挑选月球样品，由于实验的特殊性，不能够引入丝毫外来的杂质“污染”。这个过程极其考验科研人员的耐心与技术。

据测量，最小的样品颗粒大小不足头发直径的一百分之一，极其微小，这为样品的称重带来了相当大的难度。样品的称重过程也需要极其精确，分取样品使用的天平是百万级天平。准确度能够精确至0.001毫克。

实验在艰难中进行了两个月之久，终于解决了样品的挑选与称重难题。

实验团队工作场景

在对月壤样品挑选与称重后所获取的海量数据分析时，实验员惊喜地发现样品中含有一种含钙磷酸盐矿物。它之中的稀土元素含量远高于同类矿物，是一种超出认知的新型矿物。

新矿物的判定条件有两个：晶体结构和化学成分。

研究人员为破解样品的晶体结构，首先用聚焦离子束电镜切割出尺寸为10×7×4微米纯净单晶体微粒（不足普通人头发丝平均长度的十分之一），再将之放置在单晶衍射仪上，以收集数据。

最后，研究小组又对样品进行拉曼光谱分析等复杂检测过程，判定样品为新的磷酸盐矿物。

在月壤中形成“嫦娥石”需要特殊的环境条件。未来，科学家通过对“嫦娥石”形成条件的进一步研究，能够倒推出月球演化过程中经过了哪些特殊的过程，对认识月球起源与演化意义重大，为研究月球的形成提供有力的科学支撑。