月球上“挖”出嫦娥石

□文/蘭從古

2022年的中秋節來臨之際，正當人們仰望頭頂一輪明凈的圓月、為千家萬戶的歡聚一堂而慶祝時，中國科學家鄭重宣布，首次發現月球上的新礦物——嫦娥石。

這份來自月球的中秋“大禮”，被賦予“嫦娥”這個令人神往的名字，讓一粒小小的巖石顆粒洋溢著詩情畫意般的浪漫。雖然人類發現它的過程中充滿困難和艱辛，著實談不上浪漫，但是科學家在探索的道路上始終滿懷著樂觀、自信和熱望。

取名“嫦娥”，寓意深長

嫦娥石是一種柱形晶體狀的磷酸鹽礦物，存在于月球玄武巖顆粒中。中核集團核工業北京地質研究院研究團隊通過X射線衍射等一系列技術手段，在14萬個月壤顆粒中分離出直徑約為10微米的顆粒，并成功解釋了它的晶體結構。國際礦物界公認，這是在月球上發現的一種新礦物。這項驕人成就，取得了礦物研究領域的重大突破，是從0到1的原創性成果，豐富了人類礦物學的理論寶庫，必將帶動一系列相關科學研究的巨大進步。

這粒顯露出真面目的月壤樣品，位居人類發現的月球新礦種第六名，使我國成為世界上第三個發現新月礦的國家，為和平開發和利用太空資源貢獻了中國力量。對于它的命名，自然要凸現中國特色。

“嫦娥石”是我國科學家精心挑選的名字。首先，是為了紀念“嫦娥五號”探測器首次取回月壤；其次，象征著這種礦物來自中國神話人物嫦娥所居住的月宮。從發音上看，中文“石”的拼音（shí）和英文“石”的單詞（stone）開頭字母都是“s”，讀音接近嫦娥石中的“石”，國內外都好理解。

據專家介紹，之前有關月球地理方面的中國命名有35個，諸如“廣寒宮”“織女”“河鼓”等。“嫦娥石”與它們一樣，同樣體現出探月領域的華夏文化色彩，并被國際所認可，再次展示了科學與藝術相融合的中國式浪漫。

謹慎操作，確保精準

“嫦娥五號”千辛萬苦帶回的月壤 供圖/人民視覺

開展月壤研究也是探月工程的一項艱巨任務，不是誰都能夠隨便參與的。經過一番激烈的競爭，中核集團核工業北京地質研究院獲得批準，成為第一批開展月壤研究的單位，并獲得首批50毫克月壤樣品。

月壤是彌足珍貴的“寶貝疙瘩”，在選取化驗樣品時要格外小心，絲毫不能浪費，必須用好每一顆。這考驗著研究人員的耐心和技能。在超凈實驗室里，研究人員用高精度天平取樣，這種天平可以精確到0.001毫克。要準確稱取0.1毫克樣品，相當于選取一顆綠豆的1/6 000那么一點兒，手稍微一抖就出現失誤。每次稱量總是先目估，目不轉睛地盯著藥匙里幾乎看不見的小黑點，再三掂量，估計不會超量，才倒入樣品槽中，然后稱3遍，確保準確無誤。

化驗前，需要將月壤分為7組。這項工作難度最大，只能在顯微鏡下，用針頭小于0.5微米的鐵針，將樣品一顆一顆送到特定的地方。這些顆粒有的不足頭發直徑的1/100，只能靠針尖和顆粒之間摩擦產生的靜電吸附起來。操作時，只見針尖推著小顆粒在玻璃片上來回地“跑”，就是取不起來，這時只能屏住呼吸、穩住手臂，反復嘗試。研究人員就這樣跟它們死磕了兩個多月，才最終搞定。

反復探索，喜獲成果

經過一番努力，研究人員共選取了幾十萬個肉眼看不見的顆粒樣本。經過精心化驗，他們發現有些顆粒的成分與已知礦物完全不同，并且稀土含量很高。他們反復查閱文獻，結合多年的專業敏感性，斷定它們非同一般。

判斷一個新礦物，有兩個必要條件：化學成分和晶體結構。于是，研究人員運用掃描電鏡反復確認和準確定位顆粒樣本上應該剔除的部分；接著，用“光刀”從不同角度切掉附在樣品上的其他巖質……通過一系列復雜的研究，才測定出它的化學組成。

正當著手測定結構時，由于這一直徑只有10微米的顆粒樣本里面含有雜質，無論是實驗手段，還是電腦模擬處理，都無法除凈雜質。

后來，研究人員又申請到第二批研究樣品。于是，大家從14萬個顆粒樣本中找到了若干個疑似的新礦物顆粒，但能測到單晶結構的只有一顆，而且裂成了3小塊。研究團隊用“光刀”切出一顆直徑約6.5微米的純單晶體，然后用單晶衍射儀測出了晶體結構。

顯微鏡下的月壤

月壤研究 供圖/人民視覺

月壤的秘密一定會被破解

最后，經過一系列分析、計算、比對和探究，確定這種礦物是從未被發現過的一種磷酸鹽，與生產磷肥的原料相似。不難想到，未來人類如果在月球上種地，一定不缺磷肥。2022年8月，國際礦物權威機構全票通過嫦娥石的研究成果，并頒發了批準文書。

探月工程續寫新篇

一粒不起眼的月壤，卻承載著月球的最初形成、演變歷程、地質構造、氣候特征以及與其他天體的密切關系和相互作用等豐富的信息，是揭開月球身世與現狀的重要研究對象，是未來人類開發月球乃至移居之上的“第一階梯”。

2020年12月17日，“嫦娥五號”帶回1 731克月壤。2021年6月，樣品研究向全社會開放申請。截至發稿，國家航天局已經分4批將152份共計53 625.7毫克的月壤正式發放，有33家科研單位的98位申請人通過申請。第五批月壤樣品申請也已評審完畢，后續將陸續發放。中國科學院、教育部、自然資源部、中核集團等多家單位，已經獲批承擔研究任務，國外科學家、留學生也參加了研究工作。

如今，這方面的研究正如火如荼地持續開展，取得了顯著成效。據有關部門透露，目前已在國內外著名學術期刊發表論文23篇，申請專利1項。近期發布的主要成果有巖漿分異、太空風化、氦-3氣體以及生物能轉化等。這些研究成果，對認識月球起源、演化乃至深層空間探測、開發利用月球資源、發掘“零能耗”的地外環境和開辟人類的“第二故鄉”，都具有重要啟示意義。

浩瀚星空廣闊無垠，探月工程續寫新篇。目前，科學家正沿著這條漫長而曲折的道路辛勤跋涉，雖然時間、精力、經費等投入有限，但是他們對天體的好奇之心和探索熱情無限。我們堅信，隨著對月壤的不斷深入研究，它們終將乖乖地告白自己的身世。