在嫦娥五號(hào)探測(cè)器帶回的1731克月球樣品中，中國(guó)科學(xué)家不斷發(fā)現(xiàn)新的驚喜。在4月24日舉行的第十一個(gè)“中國(guó)航天日”主場(chǎng)活動(dòng)啟動(dòng)儀式上，國(guó)家航天局對(duì)外發(fā)布嫦娥五號(hào)月球樣品最新研究成果。這一次，中國(guó)科學(xué)家在嫦娥五號(hào)月球樣品中，發(fā)現(xiàn)兩種月球新礦物，均獲國(guó)際礦物學(xué)協(xié)會(huì)新礦物命名及分類委員會(huì)批準(zhǔn)，分別命名為鎂嫦娥石與鈰（shì）嫦娥石。這是繼2022年嫦娥石之后，中國(guó)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)的第二和第三種月球新礦物，也是全世界在返回月壤中發(fā)現(xiàn)的第七和第八種月球新礦物。

4月24日，月球新礦物鎂嫦娥石與鈰嫦娥石正式發(fā)布。樊巍/攝

隨著兩種嫦娥石的理想晶體圖正式發(fā)布，現(xiàn)場(chǎng)一片沸騰。兩種粒徑為數(shù)微米的晶體的發(fā)現(xiàn)，不僅展現(xiàn)了荒涼月球表面下的微觀之美，也再次證明月球是一個(gè)充滿驚喜的巨大“富礦”。

據(jù)《環(huán)球時(shí)報(bào)》記者了解，鎂嫦娥石、鈰嫦娥石均屬于稀土磷酸鹽礦物，它們隱匿于月壤微塵之中，晶體結(jié)構(gòu)精妙獨(dú)特，在地球上沒(méi)有完全相同的對(duì)應(yīng)礦物，是名副其實(shí)的“月球土特產(chǎn)”。它們與此前發(fā)現(xiàn)的嫦娥石同屬于隕磷鈣鈉石族，該類礦物是月球、火星及小行星樣品中常見(jiàn)的磷酸鹽礦物，但在不同類地天體中表現(xiàn)出成分的多樣性和分布的不均一性。此次發(fā)現(xiàn)為深化月球物質(zhì)組成、地質(zhì)演化、探索月球起源等研究提供重要科學(xué)依據(jù)，是我國(guó)深空探測(cè)與基礎(chǔ)科學(xué)研究相結(jié)合的又一重要成果，對(duì)于增進(jìn)人類對(duì)月球和宇宙認(rèn)知具有重要意義。

鎂嫦娥石助人類讀懂月球“前世今生”

鎂嫦娥石由中核集團(tuán)核工業(yè)北京地質(zhì)研究院（以下簡(jiǎn)稱“核工業(yè)北京地質(zhì)研究院”）首席科學(xué)家李子穎牽頭的月壤團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，呈短柱狀晶體，主要產(chǎn)出于嫦娥五號(hào)鉆取月球樣品中的玄武巖碎屑內(nèi)部，粒徑約2～30微米。

鎂嫦娥石理想晶體圖（圖片來(lái)源：核工業(yè)北京地質(zhì)研究院）

“鎂嫦娥石與‘美嫦娥石’諧音，寓意這是更加美麗、更加特別的‘嫦娥石’，飽含中國(guó)航天和文化的浪漫情懷�！焙斯I(yè)北京地質(zhì)研究院研究員葛祥坤在接受《環(huán)球時(shí)報(bào)》記者采訪時(shí)介紹稱，鎂嫦娥石的結(jié)構(gòu)獨(dú)特，晶體結(jié)構(gòu)M位以鎂為主，且“個(gè)頭”極小，粒徑約為頭發(fā)絲直徑的1/3至1/30，肉眼看不見(jiàn)。

在珍貴稀缺的嫦娥五號(hào)月壤樣品中，想要從無(wú)數(shù)月壤顆粒中篩查新礦物極為不易。葛祥坤介紹稱，科研團(tuán)隊(duì)?wèi){借扎實(shí)的研究功底和敏銳的礦物鑒別素養(yǎng)，逐粒分析、反復(fù)比對(duì)，終于在數(shù)以萬(wàn)計(jì)的海量數(shù)據(jù)中捕捉到不同于已知礦物的異常成分，鎖定了新礦物的關(guān)鍵線索。

“鎂嫦娥石不僅月壤樣品本身極其稀缺，科研團(tuán)隊(duì)歷經(jīng)海量篩查，最終也只找到一顆可供測(cè)試的理想單晶，顆粒僅有20 微米�！备鹣槔みM(jìn)一步介紹稱，測(cè)試時(shí)樣品需在多臺(tái)精密儀器間轉(zhuǎn)移測(cè)試，科研人員操作時(shí)需全程屏住呼吸、小心翼翼，生怕一口氣就將這顆“月球珍寶”吹得無(wú)影無(wú)蹤，每一步操作都堪稱“微米級(jí)藝術(shù)”�！坝绕湓谑褂镁劢闺x子束掃描電鏡提取單晶顆粒時(shí)，難度堪比外科醫(yī)生做微創(chuàng)手術(shù)，因?yàn)殡x子束切割必須精準(zhǔn)到微米級(jí)別，力度稍大就可能把微小晶體直接‘切飛’。”葛祥坤稱。

作為隕磷鈉鈣石族的全新成員，鎂嫦娥石的發(fā)現(xiàn)無(wú)疑刷新了人類對(duì)于月球的認(rèn)知。葛祥坤認(rèn)為，它獨(dú)特的成分與結(jié)構(gòu)，為研究月球形成演化、巖漿活動(dòng)、化學(xué)分異提供了全新的礦物學(xué)樣本，幫助人類更深入讀懂月球的“前世今生”。

此外，在他看來(lái)，發(fā)現(xiàn)鎂嫦娥石的過(guò)程也進(jìn)一步提高了我國(guó)的科研創(chuàng)新能力�！拔覈�(guó)現(xiàn)已構(gòu)建月壤新礦物研究的成熟技術(shù)體系，微米級(jí)單晶樣品制備技術(shù)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。中國(guó)的科研團(tuán)隊(duì)勇于突破傳統(tǒng)認(rèn)知、敢于挑戰(zhàn)權(quán)威范式，原始創(chuàng)新能力顯著提升。”葛祥坤稱。

鈰嫦娥石具有發(fā)光效應(yīng)

而鈰嫦娥石則是由中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院侯增謙院士團(tuán)隊(duì)牽頭發(fā)現(xiàn)，它同時(shí)發(fā)現(xiàn)于嫦娥五號(hào)月球樣品以及一塊墜落于我國(guó)境內(nèi)的月球隕石中，晶體主要呈半自形粒狀或自形柱狀形式，產(chǎn)出于鈣長(zhǎng)石、鐵輝石、氟磷灰石以及鈦鐵礦邊部，粒徑約3～15微米。

鈰嫦娥石理想晶體圖（圖片來(lái)源：中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院）

“鈰嫦娥石是一種富含稀土元素鈰的磷酸鹽礦物，屬于隕磷鈣鈉石族礦物。與地球、火星及小行星樣品中的同族礦物相比，該礦物具有明顯的稀土富集特征，是具有‘指紋意義’的行星礦物�！焙钤鲋t院士在接受《環(huán)球時(shí)報(bào)》記者采訪時(shí)介紹稱，此次發(fā)現(xiàn)的鈰嫦娥石與我國(guó)此前發(fā)現(xiàn)的嫦娥石兩者具有相同的結(jié)構(gòu)模型，但稀土元素占位不同，前者以輕稀土元素鈰（Ce）為主，后者以重稀土元素釔（Y）為主。

“值得注意的是，美國(guó)阿波羅任務(wù)的返回樣品中嫦娥石系列礦物更富重稀土，而我國(guó)嫦娥五號(hào)返回樣品中嫦娥石系列礦物具有明顯富輕稀土的特征�！焙钤鲋t院士認(rèn)為，這表明月球巖漿演化過(guò)程中輕、重稀土元素存在明顯分異行為，這一差異為認(rèn)識(shí)月球內(nèi)部物質(zhì)結(jié)晶分異機(jī)制提供了關(guān)鍵礦物學(xué)證據(jù)。

據(jù)了解，鈰嫦娥石的發(fā)現(xiàn)基于兩類來(lái)源完全不同的珍貴樣品。其原型標(biāo)本來(lái)自嫦娥五號(hào)任務(wù)從月球正面風(fēng)暴洋地區(qū)采集并返回的月壤樣品，其共型標(biāo)本則來(lái)自2024年在我國(guó)新疆塔克拉瑪干沙漠發(fā)現(xiàn)的月球隕石Pakepake 005，這是一顆單顆球狀隕石，重量44克，表面覆蓋深色熔殼，這也是首塊在中國(guó)境內(nèi)發(fā)現(xiàn)并獲得國(guó)際正式批準(zhǔn)的月球隕石。“國(guó)際礦物學(xué)協(xié)會(huì)新礦物命名及分類委員會(huì)一位代表委員在評(píng)論中寫到：這是在月球及墜落至地球的月球隕石中同時(shí)取得的一項(xiàng)非凡發(fā)現(xiàn)！”侯增謙院士稱。

發(fā)現(xiàn)鈰嫦娥石的過(guò)程也極為不易。鈰嫦娥石的第一發(fā)現(xiàn)人、中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院的王艷娟博士在接受《環(huán)球時(shí)報(bào)》記者采訪時(shí)介紹稱，研究團(tuán)隊(duì)在對(duì)嫦娥五號(hào)月壤樣品和第一塊墜落中國(guó)境內(nèi)月球隕石進(jìn)行研究過(guò)程中，通過(guò)納米壓痕、陰極發(fā)光、掃描電鏡、電子探針、拉曼光譜、X射線單晶衍射以及三維電子衍射等多種先進(jìn)原位表征技術(shù)，系統(tǒng)確定了物理性質(zhì)、化學(xué)組成與晶體結(jié)構(gòu)，最終確認(rèn)其為一種此前未被記錄的自然礦物。

值得一提的是，鈰嫦娥石的發(fā)現(xiàn)不僅能拓寬對(duì)世界的認(rèn)識(shí)，還能為人工合成材料領(lǐng)域提供新的配方。中國(guó)巖石地球化學(xué)學(xué)會(huì)新礦物命名及分類專業(yè)委員會(huì)委員曲凱介紹稱，在研究中發(fā)現(xiàn)，鈰嫦娥石有明顯的發(fā)光效應(yīng)，在WLED的熒光材料合成領(lǐng)域具有非常好的潛在應(yīng)用。

侯增謙院士進(jìn)一步解釋到，鈰嫦娥石和我們團(tuán)隊(duì)前不久鈰鎂嫦娥石的發(fā)現(xiàn)可以說(shuō)是“上天入地”的美麗邂逅，好“鈰”成雙的非凡發(fā)現(xiàn)。嫦娥石系列礦物的發(fā)現(xiàn)不僅豐富了自然界、特別是月球的礦物種類，揭示了月壤中隕磷鈣鈉石族礦物的晶體化學(xué)復(fù)雜性，表明月球物質(zhì)組成及其演化過(guò)程的多樣性。而且作為富含稀土元素的礦物，為評(píng)估月球稀土資源潛力及未來(lái)原位資源利用提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

據(jù)了解，國(guó)家航天局將繼續(xù)堅(jiān)持“創(chuàng)新引領(lǐng)、協(xié)同高效、和平發(fā)展、合作共享”的原則，組織好月球樣品科學(xué)研究�？茖W(xué)家們也將對(duì)發(fā)現(xiàn)的月球新礦物開(kāi)展深入研究，力爭(zhēng)發(fā)現(xiàn)更多未知的奧秘。

環(huán)球時(shí)報(bào) 報(bào)道 記者 樊巍