我國科學家發現富含稀土元素月球新礦物

來源：環球時報-環球網

【環球時報 報道 記者 樊巍】在嫦娥五號探測器帶回的1731克月球樣品中，中國科學家不斷發現新的驚喜。在4月24日舉行的第十一個“中國航天日”主場活動啟動儀式上，國家航天局對外發布嫦娥五號月球樣品最新研究成果。這一次，中國科學家在嫦娥五號月球樣品中，發現兩種月球新礦物，均獲國際礦物學協會新礦物命名及分類委員會批準，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，中國科學家發現的第二和第三種月球新礦物，也是全世界在返回月壤中發現的第七和第八種月球新礦物。

隨著兩種嫦娥石的理想晶體圖正式發布，現場一片沸騰。兩種粒徑為數微米的晶體的發現，不僅展現了荒涼月球表面下的微觀之美，也再次證明月球是一個充滿驚喜的巨大“富礦”。

據《環球時報》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，晶體結構精妙獨特，在地球上沒有完全相同的對應礦物，是名副其實的“月球土特產”。它們與此前發現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的磷酸鹽礦物，但在不同類地天體中表現出成分的多樣性和分布的不均一性。此次發現為深化月球物質組成、地質演化、探索月球起源等研究提供重要科學依據，是我國深空探測與基礎科學研究相結合的又一重要成果，對于增進人類對月球和宇宙認知具有重要意義。

鎂嫦娥石助人類讀懂月球“前世今生”

鎂嫦娥石由中核集團核工業北京地質研究院（以下簡稱“核工業北京地質研究院”）首席科學家李子穎牽頭的月壤團隊發現，呈短柱狀晶體，主要產出于嫦娥五號鉆取月球樣品中的玄武巖碎屑內部，粒徑約2～30微米。

“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’，飽含中國航天和文化的浪漫情懷。”核工業北京地質研究院研究員葛祥坤在接受《環球時報》記者采訪時介紹稱，鎂嫦娥石的結構獨特，晶體結構M位以鎂為主，且“個頭”極小，粒徑約為頭發絲直徑的1/3至1/30，肉眼看不見。

在珍貴稀缺的嫦娥五號月壤樣品中，想要從無數月壤顆粒中篩查新礦物極為不易。葛祥坤介紹稱，科研團隊憑借扎實的研究功底和敏銳的礦物鑒別素養，逐粒分析、反復比對，終于在數以萬計的海量數據中捕捉到不同于已知礦物的異常成分，鎖定了新礦物的關鍵線索。

“鎂嫦娥石不僅月壤樣品本身極其稀缺，科研團隊歷經海量篩查，最終也只找到一顆可供測試的理想單晶，顆粒僅有20 微米。”葛祥坤進一步介紹稱，測試時樣品需在多臺精密儀器間轉移測試，科研人員操作時需全程屏住呼吸、小心翼翼，生怕一口氣就將這顆“月球珍寶”吹得無影無蹤，每一步操作都堪稱“微米級藝術”。“尤其在使用聚焦離子束掃描電鏡提取單晶顆粒時，難度堪比外科醫生做微創手術，因為離子束切割必須精準到微米級別，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，鎂嫦娥石的發現無疑刷新了人類對于月球的認知。葛祥坤認為，它獨特的成分與結構，為研究月球形成演化、巖漿活動、化學分異提供了全新的礦物學樣本，幫助人類更深入讀懂月球的“前世今生”。

此外，在他看來，發現鎂嫦娥石的過程也進一步提高了我國的科研創新能力。“我國現已構建月壤新礦物研究的成熟技術體系，微米級單晶樣品制備技術達到國際先進水平。中國的科研團隊勇于突破傳統認知、敢于挑戰權威范式，原始創新能力顯著提升。”葛祥坤稱。

鈰嫦娥石具有發光效應

而鈰嫦娥石則是由中國地質科學院侯增謙院士團隊牽頭發現，它同時發現于嫦娥五號月球樣品以及一塊墜落于我國境內的月球隕石中，晶體主要呈半自形粒狀或自形柱狀形式，產出于鈣長石、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。”侯增謙院士在接受《環球時報》記者采訪時介紹稱，此次發現的鈰嫦娥石與我國此前發現的嫦娥石兩者具有相同的結構模型，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，美國阿波羅任務的返回樣品中嫦娥石系列礦物更富重稀土，而我國嫦娥五號返回樣品中嫦娥石系列礦物具有明顯富輕稀土的特征。”侯增謙院士認為，這表明月球巖漿演化過程中輕、重稀土元素存在明顯分異行為，這一差異為認識月球內部物質結晶分異機制提供了關鍵礦物學證據。

據了解，鈰嫦娥石的發現基于兩類來源完全不同的珍貴樣品。其原型標本來自嫦娥五號任務從月球正面風暴洋地區采集并返回的月壤樣品，其共型標本則來自2024年在我國新疆塔克拉瑪干沙漠發現的月球隕石Pakepake 005，這是一顆單顆球狀隕石，重量44克，表面覆蓋深色熔殼，這也是首塊在中國境內發現并獲得國際正式批準的月球隕石。“國際礦物學協會新礦物命名及分類委員會一位代表委員在評論中寫到：這是在月球及墜落至地球的月球隕石中同時取得的一項非凡發現！”侯增謙院士稱。

發現鈰嫦娥石的過程也極為不易。鈰嫦娥石的第一發現人、中國地質科學院的王艷娟博士在接受《環球時報》記者采訪時介紹稱，我們研究團隊在對嫦娥五號月壤樣品和第一塊墜落中國境內月球隕石進行研究過程中，通過納米壓痕、陰極發光、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原位表征技術，系統確定了物理性質、化學組成與晶體結構，最終確認其為一種此前未被記錄的自然礦物。

值得一提的是，鈰嫦娥石的發現不僅能拓寬對世界的認識，還能為人工合成材料領域提供新的配方。中國巖石地球化學學會新礦物命名及分類專業委員會委員曲凱介紹稱，在研究中發現，鈰嫦娥石有明顯的發光效應，在WLED的熒光材料合成領域具有非常好的潛在應用。

侯增謙院士進一步解釋到，鈰嫦娥石和我們團隊前不久鈰鎂嫦娥石的發現可以說是“上天入地”的美麗邂逅，好“鈰”成雙的非凡發現。嫦娥石系列礦物的發現不僅豐富了自然界、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復雜性，表明月球物質組成及其演化過程的多樣性。而且作為富含稀土元素的礦物，為評估月球稀土資源潛力及未來原位資源利用提供了基礎數據。

據了解，國家航天局將繼續堅持“創新引領、協同高效、和平發展、合作共享”的原則，組織好月球樣品科學研究。科學家們也將對發現的月球新礦物開展深入研究，力爭發現更多未知的奧秘。