嫦娥月球土壤「我国科学家发现嫦娥五号月壤矿物中存在高含量的水」

遥感探测发现月表普遍存在水（OH/H₂O），然而由于缺乏直接的样品分析证据，月表水的成因和分布一直存在争议。

数据图

近日，中国科学院地球化学研究所科研团队针对嫦娥五号月壤样品开展了研究，通过红外光谱和纳米离子探针分析，发现嫦娥五号矿物表层中存在大量的太阳风成因水，估算出太阳风质子注入为嫦娥五号月壤贡献的水含量至少为170ppm。

分析图

结合透射电镜与能谱分析，揭示了太阳风成因水的形成和保存主要受矿物的暴露时间、晶体结构和成分等影响。该研究证实了月表矿物是水的重要“储库”，为月表中纬度地区水的分布提供了重要参考。这一成果日前在国际学术期刊《自然·通讯》发表。

延伸阅读：

月球发现的“嫦娥石”，到底有什么意义？

中国国家航天局、国家原子能机构9日联合宣布，中国科学家首次在月球上发现新矿物，它被命名为“嫦娥石”。这代表中国成为世界第三个在月球发现新矿物的国家。在中秋佳节来临之前，这份“来自月球的中秋礼物”引起网友们的热议。那么在月球发现新矿物在科学上到底有什么意义？《环球时报》记者就此采访了相关专家。

中国科学家首次在月球上发现新矿物

据介绍，由中核集团核工业北京地质研究院发现的嫦娥石属于磷酸盐矿物，呈柱状晶体，存在于月球玄武岩颗粒中。2020年12月，中国嫦娥五号月球探测器携带1731克月球样品返回地球后，多家中国科研单位就开始了月球样品研究工作。

核工业北京地质研究院第一批月球样品责任人黄志新研究员表示，“我们签订的协议规定，这50毫克中只能损耗20毫克。20毫克也就大概相当于1颗大点的米粒的重量，但是却包含大约20万个颗粒。”月壤颗粒的尺寸在1微米到150微米之间，小的不足人类头发直径的百分之一，大的也只有一根头发粗，“打一个喷嚏都会让它失去踪迹”。为此中国科学家们只能在显微镜下操作，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地筛选。

资料图

核工业北京地质研究院月球样品研究骨干李婷研究员介绍说，团队在对第一批月壤样品进行矿物学研究的过程中，发现其中一种磷酸盐矿物的稀土含量反常的高，这成为寻找月球新矿物的线索。按照国际矿物协会新矿物命名和分类委员会的规定，要发现一种新矿物，除了必须确认它的化学成分外，还需要确认它的晶体结构。但发现的疑似新矿物是一颗不足10微米的月壤颗粒，它和辉石交互共生在一起，无论实验手段还是后期的数据处理都没有办法把辉石剔除干净，因此一直没法获得理想的晶体结构数据。

资料图

他们将目光投向了第二批月球样品——一个包含15mg月壤样品的光片，继续开展研究。这个样品大约有14万个颗粒，他们从中再次找到了新矿物的踪迹。但是，有希望测到单晶结构的颗粒只有一颗，而这一颗还裂成了三小块。要想验证新矿物的存在，必须把它分离出来。最终，他们抓住了这个机会，在聚焦离子束电子显微镜的帮助下，在14万个颗粒中成功分离出一颗粒径约10微米、约为普通人头发平均直径十分之一的大小的单晶颗粒，并利用单晶X射线衍射仪开展了后续的晶体结构解译，获得了理想的结构数据。

嫦娥石这个名字有特殊含义

经国际矿物协会新矿物分类及命名委员会投票通过，嫦娥石确证为一种新矿物，它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在月球发现新矿物的国家。

据介绍，嫦娥石的这个名字也有特殊含义。它的英文名Changesite-(Y)，由change（嫦娥的汉语拼音）+s+ite（英文后缀，表示矿物）+ Y（特殊成分后缀）组成。一是纪念嫦娥工程取得的伟大成就；二是发音更加接近中文嫦娥石发音，为外国人也发音友好；三是 “S”均是中文“石-Shi”和英文“石-Stone”开头的第一个字母，“石”通常是大众对“矿物岩石”的总称；四是名称Changesite可分成Change（嫦娥）和site（地址），可理解为嫦娥居住地，即月球，又可解释为嫦娥5号月球落地点；五是名称也可理解为Change（改变）和site（地址），可引申为此次落月地点与之前Apollo（美国）和Luna（前苏联）都不同。将新矿物命名为“嫦娥石”表达了科研团队对中国航天和中国深空探索事业的致敬。

那么中国发现月球新矿物有什么意义？为何美国和苏联之前没能发现？核工业北京地质研究院月球研究团队负责人李子颖解释说，嫦娥五号探测器在月球上的采样地点与此前美国和苏联月球采样地点距离较远，“我们的采样地点地质年代要年轻约10亿年，这或许是此前美苏月球样品中没有能发现嫦娥石的原因之一”。李子颖表示，虽然嫦娥石所属的磷酸盐矿物在地球上很常见，但其中并不包含嫦娥石，这证明其形成需要与地球截然不同的环境和条件。未来通过研究嫦娥石的形成条件，可以倒推当初月球演化时经历了什么样的特殊历史过程，对认识月球起源与演化意义重大。此外，嫦娥石所含量的稀土是否有开发价值，也值得未来进一步研究。

同时，核工业北京地质研究院月球样品研究团队还首次准确测量了嫦娥五号月壤中氦-3含量、赋存规律以及最佳提取参数，为后续月球氦-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。