嫦娥石:来自月球的“中秋礼物”
本文转自:科技日报
科技日报采访人员 代小佩 付毅飞
9月9日 , 中秋前夕 , 国家航天局、国家原子能机构联合在京发布嫦娥五号最新科学成果: 中核集团核工业北京地质研究院(以下简称核地研院)在月球样品研究中发现新矿物 , 被命名为“嫦娥石” 。
嫦娥石是我国第一次发现的月球新矿物 , 也是国际上发现的第六个月球新矿物 。它的发现改变了我国月球矿物发现历史 , 使我国成为世界第三个发现月球新矿物的国家 。
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嫦娥石理想晶体结构图 。中核集团核地研院供图
锁定疑似新矿物
2021年6月 , 嫦娥五号月壤样品向全社会开放申请 。2021年7月12日 , 核地研院以“裂变聚变核能元素研究”为主题 , 获批成为首批开展嫦娥五号月壤科研样品研究的单位之一 , 获得月壤科研样品50毫克 。
这50毫克的月壤样品 , 含有数十万个颗粒 。月壤样品每一颗都非常珍贵 , 研究团队是一颗一颗挑选着、计算着使用 , 生怕造成一丁点的浪费 。
“按照要求 , 在研究过程中 , 我们对月壤的消耗量不能超过20毫克 。这意味着 , 我们能用于研究的月壤大约只有5颗芝麻粒儿那么多 。”核地研院第一批月球样品负责人黄志新研究员说 。
如今 , 要在这5颗“芝麻粒儿”的粉末中找乾坤 , 他们充满干劲又战战兢兢 。
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月壤样品显微镜照片 。中核集团核地研院供图
拿到这份来自月球的珍贵礼物后 , 研究团队迅速对月壤粉末样品开展矿物学研究 。期间 , 他们发现了新矿物的蛛丝马迹 。
这个疑似新矿物的颗粒大小不足10微米 , 甚至不到一根头发丝直径的1/10 。“我们对这个颗粒进行化学成分分析后发现 , 它的化学成分是全新的 , 人类已知的矿物没有一种与它的化学成分组成一致 。这提示我们 , 它可能是一种新的矿物 。”核地研院月球研究团队研究骨干李婷研究员说 。
除了拥有全新的化学组成 , 一种矿物要被确定为新矿物 , 还需要提供晶体结构信息 。
为了解开这道必答题 , 研究团队首先得把与疑似新矿物共生的已知矿物辉石剔除干净 。但无论使用实验手段还是后期的数据处理方法 , 都没有办法清除这颗微小颗粒上的辉石 。
【嫦娥石:来自月球的“中秋礼物”】由于没办法获得理想的结构数据 , 新矿物的研究按下暂停键 。
15毫克月壤在针尖上舞蹈
很快 , 事情迎来转机 。
2021年7月29日 , 国家航天局正式公布第二批月球科研样品计划 , 核地研院团队钟军博士积极申请 , 获得一件光片样品 。这次的样品仅15毫克左右 , 大约相当于3-4颗芝麻粒 。
15毫克的月壤里 , 会藏着怎样的秘密?
在第一个样品的基础上 , 研究团队统计了第二个样品靶上14万多个颗粒 , 终于找到了疑似新矿物的一些踪迹 。但有希望测到单晶结构的只有一颗 , 而这一颗还裂成了三小块 。
这无异于是针尖上的舞蹈 。
在分析之前 , 要先对月壤进行分类再进行研究 。不能用仪器进行分类 , 仪器上会粘月壤 , 造成浪费 。所以 , 需要手工挑 。为了不引入外来杂质 , 分类时只能靠针尖摩擦提取月壤颗粒 , 或者利用颗粒的凹槽去“捉” , 捉的时候 , 颗粒常常在玻片上到处“跑” 。
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