月球上“挖”出嫦娥石

□文/兰从古

2022年的中秋节来临之际，正当人们仰望头顶一轮明净的圆月、为千家万户的欢聚一堂而庆祝时，中国科学家郑重宣布，首次发现月球上的新矿物——嫦娥石。

这份来自月球的中秋“大礼”，被赋予“嫦娥”这个令人神往的名字，让一粒小小的岩石颗粒洋溢着诗情画意般的浪漫。虽然人类发现它的过程中充满困难和艰辛，着实谈不上浪漫，但是科学家在探索的道路上始终满怀着乐观、自信和热望。

取名“嫦娥”，寓意深长

嫦娥石是一种柱形晶体状的磷酸盐矿物，存在于月球玄武岩颗粒中。中核集团核工业北京地质研究院研究团队通过X射线衍射等一系列技术手段，在14万个月壤颗粒中分离出直径约为10微米的颗粒，并成功解释了它的晶体结构。国际矿物界公认，这是在月球上发现的一种新矿物。这项骄人成就，取得了矿物研究领域的重大突破，是从0到1的原创性成果，丰富了人类矿物学的理论宝库，必将带动一系列相关科学研究的巨大进步。

这粒显露出真面目的月壤样品，位居人类发现的月球新矿种第六名，使我国成为世界上第三个发现新月矿的国家，为和平开发和利用太空资源贡献了中国力量。对于它的命名，自然要凸现中国特色。

“嫦娥石”是我国科学家精心挑选的名字。首先，是为了纪念“嫦娥五号”探测器首次取回月壤；其次，象征着这种矿物来自中国神话人物嫦娥所居住的月宫。从发音上看，中文“石”的拼音（shí）和英文“石”的单词（stone）开头字母都是“s”，读音接近嫦娥石中的“石”，国内外都好理解。

据专家介绍，之前有关月球地理方面的中国命名有35个，诸如“广寒宫”“织女”“河鼓”等。“嫦娥石”与它们一样，同样体现出探月领域的华夏文化色彩，并被国际所认可，再次展示了科学与艺术相融合的中国式浪漫。

谨慎操作，确保精准

“嫦娥五号”千辛万苦带回的月壤 供图/人民视觉

开展月壤研究也是探月工程的一项艰巨任务，不是谁都能够随便参与的。经过一番激烈的竞争，中核集团核工业北京地质研究院获得批准，成为第一批开展月壤研究的单位，并获得首批50毫克月壤样品。

月壤是弥足珍贵的“宝贝疙瘩”，在选取化验样品时要格外小心，丝毫不能浪费，必须用好每一颗。这考验着研究人员的耐心和技能。在超净实验室里，研究人员用高精度天平取样，这种天平可以精确到0.001毫克。要准确称取0.1毫克样品，相当于选取一颗绿豆的1/6 000那么一点儿，手稍微一抖就出现失误。每次称量总是先目估，目不转睛地盯着药匙里几乎看不见的小黑点，再三掂量，估计不会超量，才倒入样品槽中，然后称3遍，确保准确无误。

化验前，需要将月壤分为7组。这项工作难度最大，只能在显微镜下，用针头小于0.5微米的铁针，将样品一颗一颗送到特定的地方。这些颗粒有的不足头发直径的1/100，只能靠针尖和颗粒之间摩擦产生的静电吸附起来。操作时，只见针尖推着小颗粒在玻璃片上来回地“跑”，就是取不起来，这时只能屏住呼吸、稳住手臂，反复尝试。研究人员就这样跟它们死磕了两个多月，才最终搞定。

反复探索，喜获成果

经过一番努力，研究人员共选取了几十万个肉眼看不见的颗粒样本。经过精心化验，他们发现有些颗粒的成分与已知矿物完全不同，并且稀土含量很高。他们反复查阅文献，结合多年的专业敏感性，断定它们非同一般。

判断一个新矿物，有两个必要条件：化学成分和晶体结构。于是，研究人员运用扫描电镜反复确认和准确定位颗粒样本上应该剔除的部分；接着，用“光刀”从不同角度切掉附在样品上的其他岩质……通过一系列复杂的研究，才测定出它的化学组成。

正当着手测定结构时，由于这一直径只有10微米的颗粒样本里面含有杂质，无论是实验手段，还是电脑模拟处理，都无法除净杂质。

后来，研究人员又申请到第二批研究样品。于是，大家从14万个颗粒样本中找到了若干个疑似的新矿物颗粒，但能测到单晶结构的只有一颗，而且裂成了3小块。研究团队用“光刀”切出一颗直径约6.5微米的纯单晶体，然后用单晶衍射仪测出了晶体结构。

显微镜下的月壤

月壤研究 供图/人民视觉

月壤的秘密一定会被破解

最后，经过一系列分析、计算、比对和探究，确定这种矿物是从未被发现过的一种磷酸盐，与生产磷肥的原料相似。不难想到，未来人类如果在月球上种地，一定不缺磷肥。2022年8月，国际矿物权威机构全票通过嫦娥石的研究成果，并颁发了批准文书。

探月工程续写新篇

一粒不起眼的月壤，却承载着月球的最初形成、演变历程、地质构造、气候特征以及与其他天体的密切关系和相互作用等丰富的信息，是揭开月球身世与现状的重要研究对象，是未来人类开发月球乃至移居之上的“第一阶梯”。

2020年12月17日，“嫦娥五号”带回1 731克月壤。2021年6月，样品研究向全社会开放申请。截至发稿，国家航天局已经分4批将152份共计53 625.7毫克的月壤正式发放，有33家科研单位的98位申请人通过申请。第五批月壤样品申请也已评审完毕，后续将陆续发放。中国科学院、教育部、自然资源部、中核集团等多家单位，已经获批承担研究任务，国外科学家、留学生也参加了研究工作。

如今，这方面的研究正如火如荼地持续开展，取得了显著成效。据有关部门透露，目前已在国内外著名学术期刊发表论文23篇，申请专利1项。近期发布的主要成果有岩浆分异、太空风化、氦-3气体以及生物能转化等。这些研究成果，对认识月球起源、演化乃至深层空间探测、开发利用月球资源、发掘“零能耗”的地外环境和开辟人类的“第二故乡”，都具有重要启示意义。

浩瀚星空广阔无垠，探月工程续写新篇。目前，科学家正沿着这条漫长而曲折的道路辛勤跋涉，虽然时间、精力、经费等投入有限，但是他们对天体的好奇之心和探索热情无限。我们坚信，随着对月壤的不断深入研究，它们终将乖乖地告白自己的身世。