“嫦娥石”：中國發現的第一個月球新礦物《中國經濟周刊》

科技興則民族興，科技強則國家強。我國始終高度重視科技創新在國家發展全局中的重要作用。75年來，我國科技事業取得長足發展，成為世界上具有重要影響力的科技大國。

從 “東方紅一號”衛星成功發射，到中國航天員筑夢“太空之家”；從第一艘潛艇成功深潛探索，到“奮斗者”號勇闖萬米深淵；從“中國天眼”成為國際天文學界“新秀”，到高海拔宇宙線觀測站接連取得世界級發現……在黨中央堅強領導下，一代又一代科技工作者賡續奮斗，用一大批重要科技成果捍衛國家安全、推動經濟社會發展。

黨的十八大以來，黨中央把科技創新擺在更加重要的位置，提出大力實施創新驅動發展戰略，開啟建設世界科技強國的新征程。

2023年我國全社會研究與試驗發展（R&D）經費投入規模達33278億元，比1991年增長233倍，年均增長18.6%；2023年我國按折合全時工作量計算的研發人員總量達724萬人年，較1991年增長10倍，連續11年穩居世界第一; 截至2023年年底，我國境內發明專利有效量達到401.5萬件，成為世界上首個有效發明專利數量突破400萬件的國家……

世界知識產權組織發布的全球創新指數顯示，我國創新能力綜合排名從2012年的第34位躍升至2023年的第12位，成為前30位中唯一的中等收入經濟體。

當前，全球科技創新進入密集活躍期，新一輪科技革命和產業變革迅猛發展，基礎研究不斷拓展人類認知邊界，前沿技術推動全球產業結構、經濟形態和人類生活方式深刻調整。從全球格局看，世界百年未有之大變局加速演進，高技術領域成為國際競爭最前沿和主戰場。

目前，具有中國特色的國家創新體系日益健全，科技體制改革不斷深入，創新要素加速聚集，經濟社會發展動能充沛，科技自立自強有力推進，科技強國建設步伐穩健。我國將在優化重大科技創新組織機制、統籌強化關鍵核心技術攻關等方面持續深化改革，堅定不移地走科技強國之路，向著科技強國的目標奮勇前進。

親歷者

李子穎 中核集團首席科學家、中核集團核工業北京地質研究院月球研究團隊牽頭人

探月工程成果凝結著我國幾代航天人的智慧和心血，從一個側面展示了我們這些年在科技自立自強上取得的顯著成就，充分展現了中國人的志氣、骨氣和底氣。

1978年，中國科學家第一次接觸月球樣品，由美國贈送，重量為1克。42年后，2020年12月17日，我國首個實施無人月面取樣返回的月球探測器——嫦娥五號返回器攜帶1731克月球樣品成功返回地面，中國成為繼美國和蘇聯之后第三個獲取月球樣品的國家，是世界單次采樣量最大的無人月球采樣任務，中國科學家第一次擁有屬于自己的地外天體返回樣品。

中國成為世界第三個在月球發現新礦物的國家

我們月球樣品研究團隊是在得知嫦娥五號成功發射后，即2020年11月，就結合自身科研優勢和基礎，首次系統規劃并提出開展嫦娥五號月球樣品的研究方向、目標和內容，制定了技術流線和方法，確定了“嫦娥五號月球樣品核能元素研究”方向，形成礦物學、裂變和聚變元素同位素等九大科學研究問題。

月球樣品的申請競爭異常激烈。2021年6月，嫦娥五號第一批樣品開放申請，一共有23家高校和科研院所的85份申請通過初審，最終有13家單位的31份申請通過評審，通過率僅為36.5%。

2021年7月，我們團隊成功申請到第一批月球科研樣品——50毫克月壤，成為全國首批開展月球樣品科研工作的單位之一，正式開啟“月球探尋”之旅。

月球樣品具有極微小、極微量、珍貴且帶靜電的特點。“嫦娥石”的發現過程也極具挑戰性。

我們第一次研究的樣品是粉末樣，呈灰黑色，細度像面粉，由各種礦物組成，想要深入研究，首先面臨的挑戰是分樣，就是根據研究把粘連、混雜在一起的顆粒們分離。

月壤樣品極其珍貴，我們可以研究消耗的樣品量僅20毫克。在開啟樣品之前，我們制定了詳細的實驗設計，包括取樣步驟、取出的樣品量、分為多少份、每份各自多少量、針對不同實驗如何分裝、如何轉移等，并且實行全過程記錄。

挑樣是這次研究的又一大挑戰。本次實驗需要將月壤按粒度和礦物種類分為7個組別。在顯微鏡下操作，使用針頭直徑小于0.5微米的取樣針，將月壤一顆一顆挑選。本次申請到的月壤顆粒的尺寸集中在1微米到150微米之間，大多在10微米左右，按密度保守計算，每1mg樣品中包含不少于10000個顆粒。這些顆粒中，小的不足頭發直徑的1/100，大的也只有一根頭發粗細，團隊和這些顆粒死磕了兩個多月，挑選任務才終于完成。

確定一個礦物是否屬新礦物有兩個要素，一是準確分析它的成分，二是鑒定其結構。

在開展第一批月壤樣品研究時，科研人員通過對數十萬個平均大小僅10微米的月壤顆粒開展礦物學研究。在大量成分分析的過程中，憑借專業敏感性，我們發現一顆不足10微米的月壤顆粒具有異常的成分，并鎖定其作為疑似新礦物。

這些礦物顆粒太小，在現有儀器設備探測能力下，難以滿足獲取理想的晶體結構數據。由于我們第一次申請的樣品量有限，全部研究僅允許消耗使用最多20毫克，2021年11月，我們再次申請并獲批第二個光片樣品，15毫克，并對該樣品中14萬多個顆粒進行全面分析。

令人興奮的是，科研人員再次發現了具同類成分的礦物顆粒，但它與其他礦物長在一起。切割分離出所需礦物晶體，且必須一次成功，這是另一重大挑戰。經過團隊反復論證和多次模擬實驗，最終采用納米級分割技術，成功切割分離出一顆10×7×4微米的單晶，分析鑒定出它的晶體結構。通過系統詳盡的礦物學研究，最終成功確定其是一種從未被發現過的富稀土的磷酸鹽新礦物，其理想化學式為（Ca8Y）□Fe2+（PO4）7，呈自形到半自形的柱狀和針狀，無色透明具玻璃光澤，脆性，有貝殼狀斷口。

2022年8月3日，經過來自不同國家的20位礦物學家評審投票，新礦物獲得國際礦物學會（IMA）新礦物命名及分類委員會（CNMNC）正式批準，批準號為IMA2022-023a。它是我國發現的第一個月球新礦物，也是人類在月球上發現的第六個新礦物，中國成為世界上繼美國、蘇聯后，第三個在月球發現新礦物的國家。

用“嫦娥”命名，體現中國科技突破和文化自信

發現新礦物后，我們又面臨一個新任務——給新礦物命名。我提出叫“嫦娥石”，按照命名規則，英文名應為Changeite。但該名稱和已有礦物Changoite相似，沒有被批準。為此，我們得重新考慮名稱，但是我和團隊都堅持用“嫦娥”來命名，英文遵循漢語拼音，經過多次反復推敲，最終確定了Changesite這個名字，即在Change（嫦娥）和ite（表示礦物的后綴）之間加了字母S，意為嫦娥的石頭，這個新名稱很快得到新礦物命名委員會的批準。

取名“嫦娥石”，一是紀念中國嫦娥探月工程首次取回月球樣品；二是發音更接近中文“嫦娥石”發音，外國人也好發音；三是 “S”均是中文“石”和英文“Stone”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），可理解為嫦娥住地，即月球，又可解釋為嫦娥五號月球落地點；五是名稱也可理解為Change（改變）和site（地址），可引申為此次中國嫦娥五號與之前Apollo（美國）和Luna（蘇聯）的落月地點都不同。

“嫦娥石”這個名字，既有中國人獨有的浪漫，也是我們團隊對中國航天事業的致敬，更是我國科技突破和文化自信的體現。

“嫦娥石”礦物學研究表明，“嫦娥石”的晶體結構具有容納大離子半徑的親石元素和稀土元素的能力，其中稀土元素含量高達7%，且為嫦娥五號樣品中較常見的礦物，為分析月球稀土元素地球化學特征與月球起源和演化提供了重要研究對象。

該礦物的發現豐富了礦物學和天體地球化學的內容，書寫了我國星體探測和天體月球科學研究新篇章，為月球成因、演化和深空科學探測提供新的重要支撐。更重要的是，它不但體現了我國的現代科技和工程水平已經位居世界前列，也是我國科學家在新時代為人類月球探測和深空探測作出的新貢獻。

目前，我們團隊也已做好充分準備，將對嫦娥六號帶回的月球樣品進行研究，由于此次帶回的樣品首次來自“神秘之地”月背，科學意義更加重大，我們也期待更大的突破。

責編：郭霽瑤 guojiyao@ceweekly.cn

美編：孟凡婷