來源/“牛彈琴”微信公眾號
大陸國家航太局、國家原子能機構9日聯合宣佈，大陸科學家首次在月球上發現新礦物，它被命名為“嫦娥石”。這代表中國成為世界第三個在月球發現新礦物的國家。在中秋佳節來臨之前，這份「來自月球的中秋禮物」引起網友們的熱議。那麼在月球發現新礦物在科學上到底有什麼意義？《環球時報》記者就此採訪了相關專家。
嫦娥石理想晶體。（圖/翻攝自「極目新聞」）
經介紹，由中核集團核工業北京地質研究院發現的嫦娥石屬於磷酸鹽礦物，呈柱狀晶體，存在於月球玄武岩顆粒中。2020年12月，大陸嫦娥五號月球探測器攜帶1731克月球樣品返回地球後，多家中國科研單位就開始了月球樣品研究工作。
核工業北京地質研究院第一批月球樣品責任人黃志新研究員表示，「我們簽訂的協議規定，這50毫克中只能損耗20毫克。20毫克也就大概相當於1顆大點的米粒的重量，但是卻包含大約20萬個顆粒。“月壤顆粒的尺寸在1微米到150微米之間，小的不足人類頭髮直徑的百分之一，大的也只有一根頭髮粗，”打一個噴嚏都會讓它失去蹤跡“。為此中國科學家們只能在顯微鏡下操作，使用針頭小於0.5微米的納米取樣針，將月壤按分組規則一顆一顆地篩選。
嫦娥石掃描電靜照片。（圖/翻攝自「極目新聞」）
核工業北京地質研究院月球樣品研究骨幹李婷研究員介紹說，團隊在對第一批月壤樣品進行礦物學研究的過程中，發現其中一種磷酸鹽礦物的稀土含量反常的高，這成為尋找月球新礦物的線索。按照國際礦物協會新礦物命名和分類委員會的規定，要發現一種新礦物，除了必須確認它的化學成分外，還需要確認它的晶體結構。但發現的疑似新礦物是一顆不足10微米的月壤顆粒，它和輝石交互共生在一起，無論實驗手段還是後期的數據處理都沒有辦法把輝石剔除乾淨，因此一直沒法獲得理想的晶體結構數據。
嫦娥石。（圖／翻攝自「極目新聞」）
他們將目光投向了第二批月球樣品——一個包含15mg月壤樣品的光片，繼續開展研究。這個樣品大約有14萬個顆粒，他們從中再次找到了新礦物的蹤跡。但是，有希望測到單晶結構的顆粒只有一顆，而這一顆還裂成了三小塊。要想驗證新礦物的存在，必須把它分離出來。最終，他們抓住了這個機會，在聚焦離子束電子顯微鏡的説明下，在14萬個顆粒中成功分離出一顆粒徑約10微米、約為普通人頭髮平均直徑十分之一的大小的單晶顆粒，並利用單晶X射線衍射儀開展了後續的晶體結構解譯，獲得了理想的結構數據。
使用顯微鏡分選樣品。（圖/翻攝自「極目新聞」）
經國際礦物協會新礦物分類及命名委員會投票通過，嫦娥石確證為一種新礦物，它是人類在月球上發現的第六種新礦物，大陸成為世界上第三個在月球發現新礦物的國家。
據介紹，嫦娥石的這個名字也有特殊含義。它的英文名Changesite-（Y），由change（嫦娥的漢語拼音）+s+ite（英文後綴，表示礦物）+ Y（特殊成分後綴）組成。一是紀念嫦娥工程取得的偉大成就;二是發音更加接近中文嫦娥石發音，為外國人也發音友好;三是 “S”均是中文“石-Shi”和英文“石-Stone”開頭的第一個字母，“石”通常是大眾對“礦物岩石”的總稱;四是名稱Changesite可分成Change（嫦娥）和site（位址），可理解為嫦娥居住地，即月球，又可解釋為嫦娥5號月球落地點;五是名稱也可理解為Change（改變）和site（位址），可引申為此次落月地點與之前Apollo（美國）和Luna（前蘇聯）都不同。將新礦物命名為「嫦娥石」表達了科研團隊對大陸航太和大陸深空探索事業的致敬。
那麼大陸發現月球新礦物有什麼意義？為何美國和蘇聯之前沒能發現？核工業北京地質研究院月球研究團隊負責人李子穎解釋說，嫦娥五號探測器在月球上的採樣地點與此前美國和蘇聯月球採樣地點距離較遠，“我們的採樣地點地質年代要年輕約10億年，這或許是此前美蘇月球樣品中沒有能發現嫦娥石的原因之一”。李子穎表示，雖然嫦娥石所屬的磷酸鹽礦物在地球上很常見，但其中並不包含嫦娥石，這證明其形成需要與地球截然不同的環境和條件。未來通過研究嫦娥石的形成條件，可以倒推當初月球演化時經歷了什麼樣的特殊歷史過程，對認識月球起源與演化意義重大。此外，嫦娥石所含量的稀土是否有開發價值，也值得未來進一步研究。
同時，核工業北京地質研究院月球樣品研究團隊還首次準確測量了嫦娥五號月壤中氦-3含量、賦存規律以及最佳提取參數，為後續月球氦-3資源的遙感預測和資源總量估算，以及氦-3資源未來開發和經濟評價提供了基礎科學數據。
（本文來源：牛彈琴，授權中天新聞網刊登）
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