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我国成为第三个发现月球新矿物国家 人类已在月球发现六种新矿物

月亮之上嫦娥石

发布时间:2022-09-11 浏览次数: 文章来源:中国纪检监察报

 

 制图:李芸
  9月9日,中国传统节日中秋佳节前夕,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:中国科学家首次在月球上发现新矿物,并命名为“嫦娥石”。
  “‘嫦娥石’,取名太美了!”这份来自月球的“中秋礼物”,让网友们纷纷点赞属于中国人的“硬核”浪漫。“嫦娥石”如何被发现?其发现和命名有何意义?月球样品研究还有哪些新进展?记者采访了有关单位和科研人员。
  “嫦娥石”系人类在月球发现的第六种新矿物,中国成为第三个发现月球新矿物的国家
  据了解,“嫦娥石”是一种磷酸盐矿物,呈柱状晶体,存在于月球玄武岩颗粒中。中核集团核工业北京地质研究院(以下简称“中核集团核地研院”)月球样品研究团队,通过X射线衍射等一系列高新技术手段,在十四万个月球样品颗粒中,分离出一颗粒径约10微米大小的单晶颗粒,并成功解译其晶体结构。经国际矿物学协会(IMA)新矿物命名及分类委员会(CNMNC)投票通过,确证为一种新矿物。
  “新矿物的发现,为月球形成和演化提供了更多基础科学数据,深化了人类对月球和太阳系的认知。”国家原子能机构副主任董保同介绍,该矿物是我国首次发现的月球新矿物,也是人类在月球上发现的第六种新矿物,我国成为世界上第三个取回月球样品的国家,第三个发现月球新矿物的国家,为和平利用和合作开发太空资源贡献了中国力量。
  “嫦娥石”,英文Changesite-(Y),是中核集团核地研院月球样品研究团队为它精心挑选的名字。“首先,这是纪念我国嫦娥工程首次取回的月球样品;然后,它明确了该矿物来自中国传统神话‘嫦娥’(Chang’E)的居住地(site),即月球;同时也表明该矿物取自嫦娥五号(Chang’E)的降落点(site);最后,‘S’既是中文‘石-Shi’又是英文‘石-Stone’开头的第一个字母,从发音上也更接近嫦娥石,国内国际都很好理解。”团队牵头人李子颖说。
  国家航天局、国家原子能机构新闻宣传办公室主任孟华表示,“嫦娥石”是继“广寒官”“织女”“河鼓”等35个月球地理实体命名后,月球科学探索领域又一具有中国文化特色、并被国际社会认可的月球相关名称,再次展示了科学技术与文化艺术融合的中国式浪漫。
  分样挑样、扫描切割、分析破译,“嫦娥石”的发现源于科研团队坚持专注和我国核地质科学可靠实力
  2020年12月17日,嫦娥五号携带1731克月球样品返回地球。2021年6月,嫦娥五号月球样品向全社会开放申请。经申请批准,中核集团核地研院先后获得月壤科研样品50毫克、月球样品光片1个,成为首批开展嫦娥五号月球样品研究的单位之一。
  分样过程是月壤研究中“最刺激、最紧张”的环节。“我们签订的协议中,这50毫克的月壤科研样品最多只能损耗20毫克。”中核集团核地研院第一批月球样品责任人黄志新介绍,用好每一个颗粒、确保极低的样品损失量是团队每个人的共识。分样在超净室中进行,使用***天平,可以***到0.001mg。“每次称量都先是目估,死死盯着取样勺里几乎看不见的‘小黑点’,再三权衡,估摸着不能超量才敢倒入样品槽中。每个空样品槽称三遍,放入样品后再称三遍,以确保称量准确。”
  挑样也是实验的一大特色。实验中,需要将月壤按粒度和矿物种类分为7个组,在显微镜下操作,使用针头小于0.5微米的纳米取样针,将月壤按分组规则一颗一颗转移到定制的铜坩埚中。申请到的月壤颗粒按密度保守计算,每1毫克样品中不少于10000个颗粒,因此转移的过程至少重复了上万次。
  扫描电镜反复确认、准确定位所需分离切割的矿物,高能的聚焦离子束从矿物四周进行斜向切割,底部斜向“入刀”使目标矿物实现和周围围岩分离……通过对第一批月壤科研样品开展系统研究,科研人员终于发现了新矿物的踪迹,并测定该矿物的化学组成。经过一系列艰苦工作,研究团队准确确定该矿物的晶体结构,最终确定了这个新矿物。
  “是什么让我们能抓住这十四万分之一的机会?”在李子颖等科研人员看来,充分的实验技术准备、扎实的专业能力和科研素养是重要原因。自“十一五”期间开始,在国家原子能机构和中核集团等支持下,中核集团核地研院陆续建立了高精尖分析检测实验室,能力水平大大提高。“看待此刻的成就,与半个多世纪以来,核地质科学家们不断探索更多未知的创新实践息息相关。”李子颖说。
  深化月球样品研究,为月球成因、演化和深空科学探测提供重要支撑,带动一系列相关科学技术进步
  月球样品研究是典型的前沿基础科学研究,将推动带动一系列相关科学技术进步。
  中核集团党组成员、总会计师王学军介绍,“嫦娥石”的发现是矿物学基础研究领域的重大突破,是从0到1的原创性成果,丰富了人类矿物学宝库的内容,促进了矿物学学科的发展,为月球成因、演化和深空科学探测提供新的重要支撑。
  在发现“嫦娥石”的同时,研究团队还首次准确测定了嫦娥五号月球样品中未来潜在的核聚变资源氦-3含量,确定了最佳提取温度。这为我国后续月球氦-3资源的遥感预测和资源总量估算,以及氦-3资源未来开发和经济评价提供了基础科学数据。此外,通过系统研究并获得月壤颗粒的典型形貌特征,也为研究月壤形成提供了科学依据。
  据介绍,国家航天局已完成四批152份共计53625.7毫克的月球样品发放,有33家科研单位的98位申请人通过申请。中科院、教育部、自然资源部、中核集团等多个单位获批承担月球样品研究工作,国外科学家、留学生也参加了联合研究。
  探月工程副总指挥、探月与航天工程中心主任刘继忠介绍,各科研团队都积极开展研究工作,取得了显著成果。目前已在国内外***学术期刊上发表文章23篇,申请专利1项。近期发布的成果主要包括岩浆分异、太空风化、氦-3气体以及生物能转化等方面,对认识月球起源与演化,探寻月球资源的有效利用以及实现“零能耗”的地外环境和生命支持系统具有重要启示意义。
  “目前,关于月球科研样品的研究还在持续开展,第五批样品申请已完成评审,后续按程序发放。随着对样品研究的逐步深化,我们预期一定会有新的更大成果。”刘继忠说。

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