尋覓“嫦娥石”：破譯十四萬分之一的可能

2021年6月，嫦娥五號月球樣品面向全社會開放申請，中核集團核工業(yè)北京地質(zhì)研究院(以下簡稱核地研院)成為首批獲得月球樣品的13家研究機構(gòu)之一。

那年7月，第一批50毫克月壤抵達核地研院。“按照協(xié)議規(guī)定，這50毫克只能損耗20毫克?！焙说匮性旱谝慌虑驑悠坟?zé)任人黃志新研究員說。

20毫克是什么概念？“大概就1顆米粒大小吧?！痹诒敬卧氯姥芯恐?，核地研院研究員李婷負責(zé)將成千上萬的微小顆粒按實驗設(shè)計挑選分類，這個工作需要穩(wěn)定的手上功夫和極大的耐心。

“以往我們挑選地球樣品時，可以將凡士林等有一定粘性的物質(zhì)涂抹在針上幫助蘸取樣品。但月壤的挑選不允許引入外來物質(zhì)污染，只能靠針尖和顆粒之間摩擦產(chǎn)生的一點靜電吸附住樣品，這是一個既充滿希望、有時又絕望崩潰的過程?！崩铈萌缡钦f。

坐在桌前、盯著顯微鏡、用一根纖細的納米取樣針反復(fù)去剝?nèi)〔坏?.000001毫克的顆?！瓦@樣，李婷“死磕”了2個多月。

當(dāng)面對這批樣品分析獲得的大量數(shù)據(jù)時，這個心細如發(fā)的姑娘驚喜地發(fā)現(xiàn)：“月壤中有一種含鈣的磷酸鹽礦物，它含有的稀土元素遠遠高于我們以往認識的此類礦物中可以達到的含量，也就是說這是一顆我們認知以外的新礦物?！?/p>

中國科學(xué)家首次發(fā)現(xiàn)月球新礦物“嫦娥石”。圖片來源：中核集團核地研院

破譯十四萬分之一的可能

李婷清晰地記得，當(dāng)時它是一個10微米左右的顆粒，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，因此一直沒有獲得理想的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)。

黃志新和李婷等人只能將希望寄托在申請到的第二份月壤樣品。這份重15毫克的月壤樣品，其樣品靶上含有14萬個顆粒?？蒲腥藛T從中找到了一些新礦物的蹤跡，但有希望測到單晶結(jié)構(gòu)的只有1顆，而且這1顆還裂成了3小塊。

又是一番耐心和恒心的“決斗”，最終李婷使用聚焦離子束電鏡切出一顆10微米*7微米*4微米的純的單晶顆粒，其大小約普通人頭發(fā)絲平均直徑的十分之一。

科研人員將顆粒轉(zhuǎn)移到單晶衍射儀上收集衍射數(shù)據(jù)，最后解譯出新礦物的晶體結(jié)構(gòu)。在對新礦物進行拉曼光譜分析、晶體光性描述、物理性質(zhì)計算后，他們通過系統(tǒng)詳盡的礦物學(xué)研究確定其為一種從未被發(fā)現(xiàn)過的新礦物。

在此之前，人類歷史上只發(fā)現(xiàn)過5種月球新礦物。核地研院的發(fā)現(xiàn)徹底改變了中國天體礦物的發(fā)現(xiàn)歷史，使中國成為世界第3個發(fā)現(xiàn)月球新礦物的國家。

談及這一重大發(fā)現(xiàn)，李婷認為亮如星辰的成就背后是長年累月的積累，“近10年來核地研院主導(dǎo)和參與發(fā)現(xiàn)了17種新礦物，我們儲備了扎實的礦物學(xué)知識和先進的研究技術(shù)，對我們來說發(fā)現(xiàn)月球新礦物既是偶然也是必然?！?/p>

取名“嫦娥石”的中國式浪漫

“嫦娥石”——這是核地研院科研團隊為月球新礦物精心挑選的名字。

然而，2022年6月底這一礦物的英文名字“Changeite”因為與此前已發(fā)現(xiàn)的礦物“Changoite”太接近，而被國際礦物學(xué)協(xié)會否決。名稱沒通過，意味著這項成果暫時還無法發(fā)布。

“一個名字而已，改掉吧。”不少人給核地研院月球研究團隊牽頭人李子穎意見，建議他按照國際慣例以中國地質(zhì)領(lǐng)域名人或礦物本身的物質(zhì)結(jié)構(gòu)來命名。

但李子穎心中有執(zhí)念：“我始終不想改變‘嫦娥石’這個名字，肯定能找到一個既有中國特色也符合國際慣例的英文名字。”

良久思索，“Changesite”這個帶有更豐富內(nèi)涵的名字被提交上去。李子穎告訴中新社記者，這是紀念中國嫦娥工程首次取回的月球樣品；它明確了該礦物來自中國傳統(tǒng)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)；‘S’既是中文‘石-Shi’又是英文‘石-Stone’開頭的第一個字母，從發(fā)音上也更接近嫦娥石，國內(nèi)國際都好理解。

又等了一個多月，好消息終于傳來。該礦物獲批通過，最終名稱為“嫦娥石”，英文Changesite-(Y)。

從此，月亮上有了“嫦娥石”。(完)