我国科学家发现富含稀土元素月球新矿物
嫦娥五号月壤再传捷报：两种全新矿物获国际认证
来源：环球时报-环球网
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【环球时报 报道 记者 樊巍】从嫦娥五号带回的1731克月球样品中，惊喜可谓接连不断。在第十一个“中国航天日”主场活动启动仪式上，国家航天局公布了关于这些月壤的最新研究成果。这一次，中国科学家成功从样品中识别出两种全新的月球矿物，并已获得国际矿物学协会新矿物命名及分类委员会的正式批准，分别命名为“镁嫦娥石”与“铈嫦娥石”。要知道，这已是继2024年发现“嫦娥石”之后，中国科学家在月壤中找到的第二和第三种新矿物。放眼全球，它们也是人类在返回月壤样本中发现的第七和第八种月球新矿物。
当两种嫦娥石的理想晶体结构图在发布会现场公之于众时，气氛瞬间被点燃。这两种粒径仅数微米的晶体，不仅向世人展现了荒凉月表之下精妙绝伦的微观世界，更再次印证了一个事实：月球，这个看似沉寂的星球，实则是一座充满未知惊喜的巨大“富矿”。
具体来看，镁嫦娥石与铈嫦娥石均属于稀土磷酸盐矿物。它们深藏于月壤的微尘之中，晶体结构独特而精妙，在地球上找不到完全相同的“孪生兄弟”，是名副其实的“月球特产”。它们与此前发现的嫦娥石同属陨磷钙钠石族。这类矿物在月球、火星乃至小行星样品中虽不算罕见，但在不同的类地天体上，其成分与分布却呈现出显著的多样性与不均一性。此次新发现，无疑为深化人类对月球物质组成、地质演化乃至起源之谜的研究，提供了至关重要的科学依据。这不仅是我国深空探测与基础科研深度融合的又一标志性成果，对于拓展全人类对月球和宇宙的认知边界，意义同样重大。
镁嫦娥石助人类读懂月球“前世今生”
先说镁嫦娥石。它的发现者，是以中核集团核工业北京地质研究院首席科学家李子颖为首的月壤研究团队。这种矿物呈现短柱状晶体，主要“隐居”在嫦娥五号钻取样品里的玄武岩碎屑内部，个头非常小，粒径大约在2到30微米之间。
“镁嫦娥石”这个名字，谐音“美嫦娥石”，其中寄托着中国航天人特有的浪漫情怀，寓意这是更加美丽、特别的存在。核工业北京地质研究院研究员葛祥坤解释道，这种矿物结构独特，其晶体结构中的M位主要以镁元素为主。它的“身材”极为迷你，粒径大约只有头发丝直径的三十分之一到三分之一，肉眼根本无法察觉。
在珍贵且有限的嫦娥五号月壤样品中，想要从浩如烟海的颗粒里筛查出新矿物，难度不亚于大海捞针。据葛祥坤介绍，科研团队凭借深厚的学术功底和敏锐的矿物鉴别眼光，对颗粒进行逐粒分析、反复比对，最终在数以万计的海量数据中，捕捉到了那丝不同于任何已知矿物的异常成分信号，成功锁定了新矿物的关键线索。
整个过程堪称“微米级艺术”。镁嫦娥石本身在月壤中就极其稀缺，研究团队历经海量筛查，最终也只找到一颗尺寸约20微米、符合测试要求的理想单晶。测试时，这颗“月球珍宝”需要在多台精密仪器间转移，操作人员甚至需要全程屏住呼吸，小心翼翼，生怕一丝气息就让它消失无踪。葛祥坤特别提到，使用聚焦离子束扫描电镜提取单晶颗粒时，难度堪比最精细的微创手术——离子束的切割必须精准到微米级别，力度稍有不慎，这颗微小的晶体就可能被直接“切飞”。
作为陨磷钠钙石家族的全新成员，镁嫦娥石的发现无疑刷新了人类的月球认知图景。行业共识是，它独特的成分与结构，为研究月球的形成演化、岩浆活动以及化学分异过程，提供了一个全新的矿物学样本，相当于帮助人类更深入地解读月球的“前世今生”。
不仅如此，发现镁嫦娥石的整个过程，也标志着我国科研创新能力的又一次跃升。目前，我国已经构建起一套成熟的月壤新矿物研究技术体系，尤其在微米级单晶样品制备技术上达到了国际先进水平。中国的科研团队正展现出勇于突破传统认知、敢于挑战权威范式的强大原始创新能力。
铈嫦娥石具有发光效应
再看铈嫦娥石。它由中国地质科学院侯增谦院士团队牵头发现，而且有一个特别之处：它同时现身于嫦娥五号月球样品和一块坠落在中国境内的月球陨石之中。这种晶体主要呈半自形粒状或自形柱状，出现在钙长石、铁辉石、氟磷灰石以及钛铁矿的边缘部位，粒径约3到15微米。
铈嫦娥石是一种富含稀土元素铈的磷酸盐矿物，同样属于陨磷钙钠石族。侯增谦院士指出，与来自地球、火星及小行星的同族矿物相比，该矿物具有明显的稀土富集特征，堪称具有“指纹意义”的行星矿物。此次发现的铈嫦娥石与之前发现的嫦娥石，两者具有相同的结构模型，但稀土元素的占位不同：前者以轻稀土元素铈为主，后者则以重稀土元素钇为主。
这里有一个耐人寻味的对比。数据显示，美国阿波罗任务带回的样品中，嫦娥石系列矿物更富含重稀土元素；而我国嫦娥五号返回的样品中，该系列矿物则明显富含轻稀土。这一差异清晰地表明，在月球岩浆演化过程中，轻、重稀土元素存在着明显的分异行为。这为了解月球内部物质的结晶分异机制，提供了关键性的矿物学证据。
铈嫦娥石的发现基于两类来源截然不同的珍贵样品。其原型标本来自嫦娥五号从月球正面风暴洋地区采集的月壤，而其共型标本，则来自2024年在我国新疆塔克拉玛干沙漠发现的月球陨石“Pakepake 005”。这块陨石重44克，表面覆盖深色熔壳，是首块在中国境内发现并获得国际正式批准的月球陨石。国际矿物学协会新矿物命名及分类委员会的一位代表委员在评论中写道：这是在月球及坠落至地球的月球陨石中同时取得的一项非凡发现！
发现过程同样充满挑战。该矿物的第一发现人、中国地质科学院的王艳娟博士介绍，研究团队在对嫦娥五号月壤和那块月球陨石进行研究时，动用了纳米压痕、阴极发光、扫描电镜、电子探针、拉曼光谱、X射线单晶衍射以及三维电子衍射等多种先进的原位表征技术，系统确定了其物理性质、化学组成与晶体结构，最终才确认这是一种此前从未被记录在案的自然矿物。
值得一提的是，铈嫦娥石的发现不仅拓宽了人类的认知边界，还可能为材料科学领域带来新的灵感。中国岩石地球化学学会新矿物命名及分类专业委员会委员曲凯介绍，研究发现，铈嫦娥石具有明显的发光效应，在WLED荧光材料合成领域展现出非常好的潜在应用前景。
侯增谦院士用“上天入地的美丽邂逅”和“好‘铈’成双的非凡发现”来形容这一系列成果。嫦娥石系列矿物的接连发现，不仅丰富了自然界特别是月球的矿物种类，揭示了月壤中陨磷钙钠石族矿物晶体化学的复杂性，也印证了月球物质组成及其演化过程的多样性。同时，作为富含稀土元素的矿物，它们也为评估月球稀土资源潜力以及未来的原位资源利用，提供了宝贵的基础数据。
据了解，国家航天局将继续坚持“创新引领、协同高效、和平发展、合作共享”的原则，组织好月球样品的科学研究工作。科学家们也将对已发现的月球新矿物开展更深入的研究，力争揭示更多沉睡在月壤中的未知奥秘。
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