9月9日,国家航天局和国家原子能机构联合宣布,中国科学家首次在月球上发现一种新矿物,并将其命名为嫦娥石。这种矿物是人类在月球上发现的第六种新矿物,中国成为世界上第三个在月球上发现新矿物的国家,这是嫦娥五号月球样品研究的又一重大科学成果。
“嫦娥石”存在于距离地球38万公里的月球上的什么地方?是怎么发现的?我国月球样品研究有哪些新进展?
它是在嫦娥五号月球样品的玄武岩碎片中发现的一种新的磷酸盐矿物。
据专家介绍,“嫦娥石”是在嫦娥五号月球样品的玄武岩碎片中发现的,是一种新的磷酸盐矿物,属于陨石-钠镁钙石家族。它是柱状晶体,粒径为2-30微米。
CNNC北京地质研究所(以下简称CNNC)月球样品研究团队通过X射线衍射等一系列技术手段,从14万个月球样品颗粒中分离出一个粒径约为10微米的单晶颗粒,并成功解读了其晶体结构。国际矿物学会(IMA)新矿物命名和分类委员会(CNMNC)投票确认为新矿物。据报道,这种矿物是人类在月球上发现的第六种新矿物。
“新矿物的发现,为月球的形成和演化提供了更多基础科学数据,深化了人类对月球和太阳系的认知。”国家原子能机构副主任董保同说,这是中国在空间科学领域取得的重大科学成就,也是跨行业、跨领域合作的成功探索。
“嫦娥石”的英文名是changesite-(y),是研究团队精心挑选的。”首先,这是为纪念中国嫦娥探月工程而取回的第一个月球样品;其次,很明显,这种矿物来自中国传统神话中的地点‘嫦娥’,即月亮。同时也说明矿物是从着陆点带走的);嫦娥的。最后,' s '是汉语拼音中' Shi-Shi '和英语中' Shi-Stone '开头的第一个字母。在发音上也更接近‘嫦娥石’,国内外都很好理解。"中核集团核研院重大项目组组长、总工程师李子英介绍。
据介绍,“嫦娥石”是继广寒宫、织女、合谷等35个月球地理实体命名后,月球科学探测领域又一个具有中国文化特色、得到国际社会认可的月球相关名称。再次展现了科技与文化艺术融合的中国式浪漫。
统计了140,000个月球样本颗粒,经过详细的矿物学研究。
“嫦娥石”的发现过程并不容易。
2021年7月,嫦娥五号月球样品向全社会开放,中核集团核研院成为首批获得月球样品的13家研究机构之一。研究人员小心翼翼地带回了50毫克的月球样本。
“相当于3粒米粒的重量,而根据协议,月壤研究期间只允许损失20毫克。”CNNC核研究所首批月球样品负责人黄志新研究员说。但是,在显微镜下观察,1毫克的月壤有上万个颗粒。“每一个月壤都非常珍贵,研究团队都是一个一个挑选计算的。”黄智新说。
“月壤的选取不允许引入异物污染,样品只能靠针尖与颗粒摩擦产生的一点点静电来吸附。”中核集团核研院研究员李婷说。在艰难的实验中,研究小组发现了新矿物的线索。这种疑似新矿物的颗粒大小小于10微米。“经过分析,发现它的化学成分是全新的,而且没有一种是人类已知的矿物质
如果要将一种矿物定义为新矿物,不仅要提供化学成分信息,还要提供晶体结构信息。研究小组又被难住了。“这种粒子与辉石共生。无论是实验手段还是后期的数据处理,都没有办法去除辉石,没有得到理想的结构数据。”李婷说。
研究人员将目光投向了第二个月球土壤薄膜的应用样品。“我们在样品上数了14万个颗粒,发现了一些‘嫦娥石’的痕迹,但希望只能检测到一个单晶结构,而这个已经分裂成了三个小块。"李子英介绍,研究团队最终抓住了14万分之一的机会,用聚焦离子束电子显微镜切出一个纯净的单晶颗粒,然后将颗粒转移到单晶衍射仪上采集数据,最终解读出了嫦娥石的晶体结构。
经过拉曼光谱分析、晶体光学性质描述、物性计算等一系列系统而细致的矿物学研究,2021年底,研究团队确定它是一种此前从未被发现的磷酸盐矿物,揭开了嫦娥石的神秘面纱。
月球样品的持续研究对于了解月球的起源和演化具有重要意义。
2020年12月17日,嫦娥五号携带1731克月球样品返回地球。
据介绍,国家航天局已完成四批共152个月球样品,共计53625.7毫克,已有33个科研院所的98个申请者通过申请。中国科学院、教育部、自然资源部、中国核工业集团公司等单位获批承担月球样品研究,外国科学家和留学生也参与了联合研究。
探月工程副总指挥、探月与航天工程中心主任刘继忠表示,各科研团队积极开展研究工作,取得了显著成效。目前已在国内外著名学术期刊发表文章23篇,申请专利1项。近期成果主要包括岩浆分异、空间风化、氦-3气体和生物能转化等。对于了解月球的起源和演化,探索月球资源的有效利用,实现“零能耗”地外环境和生命支持系统具有重要意义。
目前,月球科考样品的研究仍在继续,第五批样品申请已审核完毕,后续将按程序下发。“随着样本研究的逐步深入,我们期待新的更大的成果。”刘继忠说。(记者冯华)