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遙感探測發(fā)現(xiàn)月表普遍存在水（OH/H?O），然而由于缺乏直接的樣品分析證據(jù)，月表水的成因和分布一直存在爭議。

數(shù)據(jù)圖

近日，中國科學(xué)院地球化學(xué)研究所科研團隊針對嫦娥五號月壤樣品開展了研究，通過紅外光譜和納米離子探針分析，發(fā)現(xiàn)嫦娥五號礦物表層中存在大量的太陽風(fēng)成因水，估算出太陽風(fēng)質(zhì)子注入為嫦娥五號月壤貢獻的水含量至少為170ppm。

分析圖

結(jié)合透射電鏡與能譜分析，揭示了太陽風(fēng)成因水的形成和保存主要受礦物的暴露時間、晶體結(jié)構(gòu)和成分等影響。該研究證實了月表礦物是水的重要“儲庫”，為月表中緯度地區(qū)水的分布提供了重要參考。這一成果日前在國際學(xué)術(shù)期刊《自然·通訊》發(fā)表。

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月球發(fā)現(xiàn)的“嫦娥石”，到底有什么意義？

中國國家航天局、國家原子能機構(gòu)9日聯(lián)合宣布，中國科學(xué)家首次在月球上發(fā)現(xiàn)新礦物，它被命名為“嫦娥石”。這代表中國成為世界第三個在月球發(fā)現(xiàn)新礦物的國家。在中秋佳節(jié)來臨之前，這份“來自月球的中秋禮物”引起網(wǎng)友們的熱議。那么在月球發(fā)現(xiàn)新礦物在科學(xué)上到底有什么意義？《環(huán)球時報》記者就此采訪了相關(guān)專家。

中國科學(xué)家首次在月球上發(fā)現(xiàn)新礦物

據(jù)介紹，由中核集團核工業(yè)北京地質(zhì)研究院發(fā)現(xiàn)的嫦娥石屬于磷酸鹽礦物，呈柱狀晶體，存在于月球玄武巖顆粒中。2020年12月，中國嫦娥五號月球探測器攜帶1731克月球樣品返回地球后，多家中國科研單位就開始了月球樣品研究工作。

核工業(yè)北京地質(zhì)研究院第一批月球樣品責(zé)任人黃志新研究員表示，“我們簽訂的協(xié)議規(guī)定，這50毫克中只能損耗20毫克。20毫克也就大概相當(dāng)于1顆大點的米粒的重量，但是卻包含大約20萬個顆粒。”月壤顆粒的尺寸在1微米到150微米之間，小的不足人類頭發(fā)直徑的百分之一，大的也只有一根頭發(fā)粗，“打一個噴嚏都會讓它失去蹤跡”。為此中國科學(xué)家們只能在顯微鏡下操作，使用針頭小于0.5微米的納米取樣針，將月壤按分組規(guī)則一顆一顆地篩選。

資料圖

核工業(yè)北京地質(zhì)研究院月球樣品研究骨干李婷研究員介紹說，團隊在對第一批月壤樣品進行礦物學(xué)研究的過程中，發(fā)現(xiàn)其中一種磷酸鹽礦物的稀土含量反常的高，這成為尋找月球新礦物的線索。按照國際礦物協(xié)會新礦物命名和分類委員會的規(guī)定，要發(fā)現(xiàn)一種新礦物，除了必須確認它的化學(xué)成分外，還需要確認它的晶體結(jié)構(gòu)。但發(fā)現(xiàn)的疑似新礦物是一顆不足10微米的月壤顆粒，它和輝石交互共生在一起，無論實驗手段還是后期的數(shù)據(jù)處理都沒有辦法把輝石剔除干凈，因此一直沒法獲得理想的晶體結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)。

資料圖

他們將目光投向了第二批月球樣品——一個包含15mg月壤樣品的光片，繼續(xù)開展研究。這個樣品大約有14萬個顆粒，他們從中再次找到了新礦物的蹤跡。但是，有希望測到單晶結(jié)構(gòu)的顆粒只有一顆，而這一顆還裂成了三小塊。要想驗證新礦物的存在，必須把它分離出來。最終，他們抓住了這個機會，在聚焦離子束電子顯微鏡的幫助下，在14萬個顆粒中成功分離出一顆粒徑約10微米、約為普通人頭發(fā)平均直徑十分之一的大小的單晶顆粒，并利用單晶X射線衍射儀開展了后續(xù)的晶體結(jié)構(gòu)解譯，獲得了理想的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)。

嫦娥石這個名字有特殊含義

經(jīng)國際礦物協(xié)會新礦物分類及命名委員會投票通過，嫦娥石確證為一種新礦物，它是人類在月球上發(fā)現(xiàn)的第六種新礦物，我國成為世界上第三個在月球發(fā)現(xiàn)新礦物的國家。

據(jù)介紹，嫦娥石的這個名字也有特殊含義。它的英文名Changesite-(Y)，由change（嫦娥的漢語拼音）+s+ite（英文后綴，表示礦物）+ Y（特殊成分后綴）組成。一是紀念嫦娥工程取得的偉大成就；二是發(fā)音更加接近中文嫦娥石發(fā)音，為外國人也發(fā)音友好；三是 “S”均是中文“石-Shi”和英文“石-Stone”開頭的第一個字母，“石”通常是大眾對“礦物巖石”的總稱；四是名稱Changesite可分成Change（嫦娥）和site（地址），可理解為嫦娥居住地，即月球，又可解釋為嫦娥5號月球落地點；五是名稱也可理解為Change（改變）和site（地址），可引申為此次落月地點與之前Apollo（美國）和Luna（前蘇聯(lián)）都不同。將新礦物命名為“嫦娥石”表達了科研團隊對中國航天和中國深空探索事業(yè)的致敬。

那么中國發(fā)現(xiàn)月球新礦物有什么意義？為何美國和蘇聯(lián)之前沒能發(fā)現(xiàn)？核工業(yè)北京地質(zhì)研究院月球研究團隊負責(zé)人李子穎解釋說，嫦娥五號探測器在月球上的采樣地點與此前美國和蘇聯(lián)月球采樣地點距離較遠，“我們的采樣地點地質(zhì)年代要年輕約10億年，這或許是此前美蘇月球樣品中沒有能發(fā)現(xiàn)嫦娥石的原因之一”。李子穎表示，雖然嫦娥石所屬的磷酸鹽礦物在地球上很常見，但其中并不包含嫦娥石，這證明其形成需要與地球截然不同的環(huán)境和條件。未來通過研究嫦娥石的形成條件，可以倒推當(dāng)初月球演化時經(jīng)歷了什么樣的特殊歷史過程，對認識月球起源與演化意義重大。此外，嫦娥石所含量的稀土是否有開發(fā)價值，也值得未來進一步研究。

同時，核工業(yè)北京地質(zhì)研究院月球樣品研究團隊還首次準確測量了嫦娥五號月壤中氦-3含量、賦存規(guī)律以及最佳提取參數(shù)，為后續(xù)月球氦-3資源的遙感預(yù)測和資源總量估算，以及氦-3資源未來開發(fā)和經(jīng)濟評價提供了基礎(chǔ)科學(xué)數(shù)據(jù)。