2026年4月24日是第11个中国航天日,在这一天国家航天局对外发布了嫦娥五号月球样品最新研究成果。

其中,经国际矿物学协会新矿物命名及分类委员会(IMA-CNMNC)评审投票,由中国地质科学院侯增谦院士团队发现并申报的月球新矿物——铈嫦娥石(英文名:Changesite-(Ce))正式获得批准,成为人类在月球上发现的第八种新矿物。

铈嫦娥石是一种富含稀土元素铈的磷酸盐矿物,属于陨磷钙钠石族矿物。此次发现的铈嫦娥石与我国此前发现的嫦娥石(英文名:Changesite-(Y))两者具有相同的结构模型,但稀土元素占位不同,前者以轻稀土元素铈(元素符号:Ce)为主,后者以重稀土元素钇(元素符号:Y)为主。

嫦娥五号月球样品。张哲宁摄
铈嫦娥石的发现基于两类来源完全不同的珍贵样品。其原型标本来自嫦娥五号任务从月球正面风暴洋地区采集并返回的月壤样品,而共型标本则来自2024年在我国新疆塔克拉玛干沙漠发现的月球陨石Pakepake005——首块在中国境内发现并获得国际正式批准的月球陨石。国际矿物学协会新矿物命名及分类委员会一位代表委员在评论中写到:“这是在月球及坠落至地球的月球陨石中同时取得的一项非凡发现!”
研究团队在对上述两份样品进行研究的过程中,通过纳米压痕、阴极发光、扫描电镜、电子探针、拉曼光谱、X射线单晶衍射以及三维电子衍射等多种先进原位表征技术,系统确定了物理性质、化学组成与晶体结构,最终确认其为一种此前未被记录的自然矿物。
“最困难和具有挑战的环节是在如此微小尺度上完成矿物分离并进行晶体结构测试。”铈嫦娥石第一发现人王艳娟博士介绍说,“铈嫦娥石颗粒尺寸通常小于10微米,而能够满足结构测试要求的纯净单晶往往只有约3微米,约为人类头发丝直径的三十分之一。这一粒径远低于单晶X射线衍射的有效适用范围。”为解决这一问题,研究团队采用了聚焦离子束扫描电镜对目标晶体进行了精准的定点提取,并利用三维电子衍射等先进表征技术,对嫦娥五号月壤及月球陨石中的单个颗粒开展结构解析与精修。
王艳娟博士表示,如果把化学成分比作矿物的“指纹”,那么晶体结构就相当于矿物的“DNA”,它们之间必须完全吻合相互印证才能确定矿物的“身份”,在如此微小的矿物颗粒上需要完成物理性质、化学成分、谱学特征以及晶体结构在内的系统矿物表征,是本次研究中最具挑战性的部分。
铈嫦娥石的发现不仅丰富了自然界、特别是月球的矿物种类,揭示了月壤中陨磷钙钠石族矿物的晶体化学复杂性,表明月球物质组成及其演化过程的多样性。而且作为富含稀土元素的矿物,为评估月球稀土资源潜力及未来原位资源利用提供了基础数据。该研究由中国地质科学院牵头,联合国内外多家科研机构共同完成,是我国深空探测与基础科学研究深度融合的又一重要成果。随着嫦娥系列任务样品研究的不断深入,人类对月球乃至类地行星物质组成与演化过程的认识将持续拓展。
(记者:张哲宁)