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寻觅“嫦娥石”:破译十四万分之一的可能

中新社北京9月9日电 题:寻觅“嫦娥石”:破译十四万分之一的(de)可能

作者 郭超凯 马帅莎

15毫克的(de)月壤有多小?小到用肉眼来看近似1粒米;15毫克的(de)月壤有多“大”?大到放在显微镜下它(ta)足足拥有14万个颗粒。

但正是(shi)在这多如牛毛的(de)14万个颗粒中,中国科学家分离出1颗粒径约10微米大小的(de)单晶颗粒,成功解译了其晶体结构,确证其是(shi)一种全新的(de)矿物。该矿物被命名为“嫦娥石”,这是(shi)人(ren)类在月球上发现的(de)第6种新矿物,中国由此成为世界上第3个在月球发现新矿物的(de)国家。


2021年6月,嫦娥五号月球样品面向全社会开放申请,中核集团核工业北京地质研究院(以下简称核地研院)成为首批获得月球样品的(de)13家研究机构之一。

那年7月,第一批50毫克月壤抵达核地研院。“按照协议规定,这50毫克只能损耗20毫克。”核地研院第一批月球样品责任人(ren)黄志新研究员说。

20毫克是(shi)什么概念?“大概就1颗米粒大小吧。”在本次月壤研究中,核地研院研究员李婷负责将成千上万的(de)微小颗粒按实验设(she)计挑选分类,这个工作需要稳定的(de)手上功夫和极大的(de)耐心。

“以往我(wo)们(men)挑选地球样品时,可以将凡士林等有一定粘性的(de)物质涂抹在针上帮助蘸取样品。但月壤的(de)挑选不允许引入外来物质污染,只能靠针尖和颗粒之间摩擦产生的(de)一点静电吸附住样品,这是(shi)一个既充满希望、有时又绝望崩溃的(de)过程。”李婷如是(shi)说。

坐在桌前、盯着显微镜、用一根纤细的(de)纳米取样针反复去剥取不到0.000001毫克的(de)颗粒……就这样,李婷“死磕”了2个多月。

当面对(dui)这批样品分析获得的(de)大量数据时,这个心细如发的(de)姑娘惊喜地发现:“月壤中有一种含钙的(de)磷酸盐矿物,它(ta)含有的(de)稀土元素远远高于我(wo)们(men)以往认识的(de)此类矿物中可以达到的(de)含量,也就是(shi)说这是(shi)一颗我(wo)们(men)认知以外的(de)新矿物。”

中国科学家首次发现月球新矿物“嫦娥石”。图片来源:中核集团核地研院 中国科学家首次发现月球新矿物“嫦娥石”。图片来源:中核集团核地研院

破译十四万分之一的(de)可能

李婷清晰地记得,当时它(ta)是(shi)一个10微米左右的(de)颗粒,和辉石交互共生在一起,无论实验手段还是(shi)后期的(de)数据处理都没有办法把辉石剔除干净,因此一直没有获得理想的(de)结构数据。

黄志新和李婷等人(ren)只能将希望寄托在申请到的(de)第二份月壤样品。这份重15毫克的(de)月壤样品,其样品靶上含有14万个颗粒。科研人(ren)员从中找到了一些新矿物的(de)踪迹,但有希望测到单晶结构的(de)只有1颗,而且这1颗还裂成了3小块。

又是(shi)一番耐心和恒心的(de)“决斗”,最终李婷使用聚焦离子束电镜切出一颗10微米*7微米*4微米的(de)纯的(de)单晶颗粒,其大小约普通人(ren)头发丝平均直径的(de)十分之一。

科研人(ren)员将颗粒转移到单晶衍射仪上收集衍射数据,最后解译出新矿物的(de)晶体结构。在对(dui)新矿物进行拉曼光谱分析、晶体光性描述、物理性质计算后,他(ta)们(men)通过系统详尽的(de)矿物学研究确定其为一种从未被发现过的(de)新矿物。

在此之前,人(ren)类历史上只发现过5种月球新矿物。核地研院的(de)发现彻底改变了中国天体矿物的(de)发现历史,使中国成为世界第3个发现月球新矿物的(de)国家。

谈及这一重大发现,李婷认为亮如星辰的(de)成就背后是(shi)长年累月的(de)积累,“近10年来核地研院主导和参与发现了17种新矿物,我(wo)们(men)储备了扎实的(de)矿物学知识和先进的(de)研究技术,对(dui)我(wo)们(men)来说发现月球新矿物既是(shi)偶然也是(shi)必然。”

取名“嫦娥石”的(de)中国式浪漫

“嫦娥石”——这是(shi)核地研院科研团队(tuandui)(dui)为月球新矿物精心挑选的(de)名字。

然而,2022年6月底这一矿物的(de)英文名字“Changeite”因为与此前已发现的(de)矿物“Changoite”太接近,而被国际矿物学协会否决。名称没通过,意味着这项成果暂时还无法发布。

“一个名字而已,改掉吧。”不少人(ren)给核地研院月球研究团队(tuandui)(dui)牵头人(ren)李子颖意见,建(jian)议他(ta)按照国际惯例以中国地质领域名人(ren)或矿物本身的(de)物质结构来命名。

但李子颖心中有执念:“我(wo)始终不想改变‘嫦娥石’这个名字,肯定能找到一个既有中国特色也符合国际惯例的(de)英文名字。”

良久思索,“Changesite”这个带有更丰富内涵的(de)名字被提交上去。李子颖告诉中新社记者,这是(shi)纪念中国嫦娥工程首次取回的(de)月球样品;它(ta)明确了该矿物来自中国传统神话‘嫦娥’(Chang’E)的(de)居住地(site),即月球;同时也表明该矿物取自嫦娥五号(Chang’E)的(de)降落点(site);‘S’既是(shi)中文‘石-Shi’又是(shi)英文‘石-Stone’开头的(de)第一个字母,从发音上也更接近嫦娥石,国内国际都好(hao)理解。

又等了一个多月,好(hao)消息终于传来。该矿物获批通过,最终名称为“嫦娥石”,英文Changesite-(Y)。

从此,月亮上有了“嫦娥石”。(完)

【编辑:苏亦瑜】

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