我國科學家首次在月球上發現新礦物“嫦娥石”(科技自立自強)
9月9日,國家航天局、國家原子能機構聯合宣布,中國科學家首次在月球上發現新礦物,並命名為(wei) “嫦娥石”。該礦物是人類在月球上發現的第六種新礦物,我國成為(wei) 世界上第三個(ge) 在月球發現新礦物的國家,這也是嫦娥五號月球樣品研究取得的又一重大科學成果。
距地球38萬(wan) 公裏的月球之上,“嫦娥石”存在於(yu) 哪裏?是如何被發現的?我國月球樣品研究還有哪些新進展?
發現於(yu) 嫦娥五號月球樣品的玄武岩碎屑中,是一種新的磷酸鹽礦物
專(zhuan) 家介紹,“嫦娥石”發現於(yu) 嫦娥五號月球樣品的玄武岩碎屑中,是一種新的磷酸鹽礦物,屬於(yu) 隕磷鈉鎂鈣石族。呈柱狀晶體(ti) ,顆粒大小為(wei) 2—30微米。
中核集團核工業(ye) 北京地質研究院(以下簡稱中核集團核地研院)月球樣品研究團隊,通過X射線衍射等一係列技術手段,在14萬(wan) 個(ge) 月球樣品顆粒中,分離出一顆粒徑約10微米大小的單晶顆粒,並成功解譯其晶體(ti) 結構。經國際礦物學會(hui) (IMA)新礦物命名及分類委員會(hui) (CNMNC)投票通過,確證為(wei) 一種新礦物。據介紹,該礦物是人類在月球上發現的第六種新礦物。
“新礦物的發現,為(wei) 月球形成和演化提供了更多基礎科學數據,深化了人類對月球和太陽係的認知。”國家原子能機構副主任董保同表示,這是我國在空間科學領域取得的一項重大科學成果,也是跨行業(ye) 跨專(zhuan) 業(ye) 協同合作的一次成功探索。
“嫦娥石”的英文名稱為(wei) Changesite—(Y),是研究團隊為(wei) 它精心挑選的名字。“首先,這是紀念我國嫦娥探月工程首次取回的月球樣品;其次,它明確了該礦物來自中國傳(chuan) 統神話‘嫦娥’(Chang’E)的居住地(site),即月球;同時也表明該礦物取自嫦娥五號(Chang’E)的降落點(site);最後,‘S’既是中文拚音‘石—Shi’又是英文‘石—Stone’開頭的第一個(ge) 字母,從(cong) 發音上也更接近‘嫦娥石’,國內(nei) 國際都很好理解。”團隊牽頭人、中核集團核地研院重大項目總師李子穎介紹。
據介紹,“嫦娥石”是繼“廣寒宮”“織女”“河鼓”等35個(ge) 月球地理實體(ti) 命名後,月球科學探索領域又一具有中國文化特色並被國際社會(hui) 認可的月球相關(guan) 名稱,再次展示了科學技術與(yu) 文化藝術融合的中國式浪漫。
統計了14萬(wan) 個(ge) 月球樣品顆粒,經過詳盡礦物學研究
“嫦娥石”的發現過程並不輕鬆。
2021年7月,嫦娥五號月球樣品麵向全社會(hui) 開放申請,中核集團核地研院成為(wei) 首批獲得月球樣品的13家研究機構之一。研究人員小心翼翼捧回50毫克的月球樣品。
“相當於(yu) 3顆米粒的重量,而且根據協議,月壤研究過程中,隻允許20毫克的損耗。”中核集團核地研院第一批月球樣品責任人黃誌新研究員說。然而,在顯微鏡下觀察,1毫克月壤又擁有上萬(wan) 個(ge) 顆粒,“月壤每一顆都非常珍貴,研究團隊是一顆一顆挑選著、計算著使用。”黃誌新說。
“月壤的挑選不允許引入外來物質汙染,隻能靠針尖和顆粒之間摩擦產(chan) 生的一點靜電吸附住樣品。”中核集團核地研院研究員李婷說。在艱難的實驗過程中,研究團隊發現了新礦物的蛛絲(si) 馬跡。這個(ge) 疑似新礦物的顆粒大小不足10微米。“分析後發現,它的化學成分是全新的,人類已知的礦物沒有一種與(yu) 它的化學成分組成一致。”李子穎說。
一種礦物要被確定為(wei) 新礦物,除了需要提供化學成分信息,還需要提供晶體(ti) 結構信息。研究團隊再次被難住了。“這個(ge) 顆粒和輝石交互共生在一起,無論實驗手段還是後期的數據處理都沒有辦法把輝石剔除幹淨,一直沒有獲得理想的結構數據。”李婷說。
科研人員將目光投向了申請到的第二個(ge) 月壤光片樣品。“我們(men) 統計了樣品上14萬(wan) 個(ge) 顆粒,找到了一些‘嫦娥石’的蹤跡,但有希望測到單晶結構的隻有一顆,而這一顆還裂成了3小塊。”李子穎介紹,研究團隊最終抓住了十四萬(wan) 分之一的機會(hui) ,使用聚焦離子束電鏡切出了一顆純單晶顆粒,然後將顆粒轉移到單晶衍射儀(yi) 上收集數據,最後解譯出“嫦娥石”的晶體(ti) 結構。
經過一係列的拉曼光譜分析、晶體(ti) 光性描述、物理性質計算等係統詳盡的礦物學研究,2021年底,研究團隊確定,這是一種從(cong) 未被發現過的磷酸鹽礦物,揭開了“嫦娥石”的神秘麵紗。
月球樣品研究持續開展,對認識月球起源與(yu) 演化等有重要意義(yi)
2020年12月17日,嫦娥五號攜帶1731克月球樣品返回地球。
據介紹,國家航天局已完成4批152份共計53625.7毫克的月球樣品發放,有33家科研單位的98名申請人通過申請。中科院、教育部、自然資源部、中核集團等多個(ge) 單位獲批承擔月球樣品研究工作,國外科學家、留學生也參加了聯合研究。
探月工程副總指揮、探月與(yu) 航天工程中心主任劉繼忠介紹,各科研團隊都積極開展研究工作,取得了顯著成果。目前已在國內(nei) 外著名學術期刊上發表文章23篇,申請專(zhuan) 利1項。近期發布的成果主要包括岩漿分異、太空風化、氦—3氣體(ti) 以及生物能轉化等方麵,對認識月球起源與(yu) 演化,探尋月球資源的有效利用以及實現“零能耗”的地外環境和生命支持係統具有重要啟示意義(yi) 。
目前,關(guan) 於(yu) 月球科研樣品的研究還在持續開展,第五批樣品申請已完成評審,後續將按程序發放。“隨著對樣品研究的逐步深化,我們(men) 預期會(hui) 有新的更大成果。”劉繼忠說。
《 人民日報 》( 2022年09月14日 14 版)
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