“嫦娥石”：破譯十四萬分之一可能

據中新社北京報道：十五毫克的月壤有多小？小到用肉眼來看近似一粒米；十五毫克的月壤有多“大”？大到放在顯微鏡下它足足擁有十四萬個顆粒。

但正是在這多如牛毛的十四萬個顆粒中，中國科學家分離出一顆粒徑約十微米大小的單晶顆粒，成功解譯了其晶體結構，確證其是一種全新的礦物。該礦物被命名為“嫦娥石”，這是人類在月球上發現的第六種新礦物，中國由此成為世界上第三個在月球發現新礦物的國家。

二○二一年六月，嫦娥五號月球樣品面向全社會開放申請，中核集團核工業北京地質研究院（以下簡稱核地研院）成為首批獲得月球樣品的十三家研究機構之一。

那年七月，第一批五十毫克月壤抵達核地研院。“按照協議規定，這五十毫克只能損耗二十毫克。”核地研院第一批月球樣品責任人黃志新研究員說。

二十毫克是甚麼概念？“大概就一顆米粒大小吧。”在本次月壤研究中，核地研院研究員李婷負責將成千上萬的微小顆粒按實驗設計挑選分類，這個工作需要穩定的手上功夫和極大的耐心。

月壤在針尖上舞蹈

“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塗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污染，只能靠針尖和顆粒之間摩擦產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。”李婷如是說。

坐在桌前、盯着顯微鏡、用一根纖細的納米取樣針反複去剝取不到○點○○○○○一毫克的顆粒……就這樣，李婷“死磕”了兩個多月。

當面對這批樣品分析獲得的大量數據時，這個心細如發的姑娘驚喜地發現：“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於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。”

李婷清晰地記得，當時它是一個十微米左右的顆粒，和輝石交互共生在一起，無論實驗手段還是後期的數據處理都沒有辦法把輝石剔除乾淨，因此一直沒有獲得理想的結構數據。

黃志新和李婷等人只能將希望寄託在申請到的第二份月壤樣品。這份重十五毫克的月壤樣品，其樣品靶上含有十四萬個顆粒。科研人員從中找到了一些新礦物的蹤跡，但有希望測到單晶結構的只有一顆，而且這一顆還裂成了三小塊。

大小頭髮絲十分一

又是一番耐心和恆心的“決鬥”，最終李婷使用聚焦離子束電鏡切出一顆十微米乘七微米乘四微米的純的單晶顆粒，其大小約普通人頭髮絲平均直徑的十分之一。

科研人員將顆粒轉移到單晶衍射儀上收集衍射數據，最後解譯出新礦物的晶體結構。在對新礦物進行拉曼光譜分析、晶體光性描述、物理性質計算後，他們通過系統詳盡的礦物學研究確定其為一種從未被發現過的新礦物。

在此之前，人類歷史上只發現過五種月球新礦物。核地研院的發現徹底改變了中國天體礦物的發現歷史，使中國成為世界第三個發現月球新礦物的國家。

談及這一重大發現，李婷認為亮如星辰的成就背後是長年纍月的積累，“近十年來核地研院主導和參與發現了十七種新礦物，我們儲備了扎實的礦物學知識和先進的研究技術，對我們來說發現月球新礦物既是偶然也是必然。”