两堆月壤摆在一起,差距大得有点离谱。一堆是美国阿波罗带回的382公斤,另一堆是嫦娥五号带回的1731克。算下来,前者是后者的两百多倍。
偏偏是小的那堆闹出了大动静。1972年阿波罗17号收官后的半个世纪里,那几百公斤月壤被一遍遍翻看,新矿物却几乎不再冒头。中国拿着这1731克月壤,从只有头发丝几分之一粗的颗粒里,一口气揪出了3种。
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人类从返回月壤里认出的月球新矿物一共8种,中国占3种,独占近四成。那半个世纪没人找到的宝贝到底是什么?这1731克又凭什么把它揪了出来?
阿波罗开局连中三元,后来越挖越难
先看大堆那一边。1969年到1972年,阿波罗6次登月,一共带回382公斤月球样品,编了2196个号,岩石、土壤、钻芯都有。同一时期苏联派出3趟月球号,钻回来321.1克。两边加在一起,人类手里的月壤几乎全是美国那一堆。
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这堆东西一开头确实出活。1970年,研究人员先在阿波罗11号带回的玄武岩里认出镁铁钛矿,它的英文名是用阿姆斯特朗、奥尔德林、柯林斯三名航天员的姓拼出来的。
同一年又认出了三斜铁辉石。1971年,以着陆点静海命名的静海石也正式定名。短短两年认出三种新矿物,那几年月球矿物学热闹得很。然后节奏就慢了下来。
据公开报道,1989年研究人员在阿波罗14号的样本里认出耀西耀客石,2002年俄罗斯科学家又在月球24号带回的月壤中找到自然铈。
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三十来年里,只零星添了两个名字。2002年以后的二十年,返回月壤里再没有新矿物登记在案。从阿波罗17号收官算到2022年,整整半个世纪,前5种就是人类在返回月壤里的全部家底。为什么会卡住?道理很朴素。
块头大、成分怪、在显微镜下一眼就能看出不对劲的矿物,头几年就被挑得差不多了。
剩下的都藏在更小的颗粒里,靠当年手标本加光学显微镜的办法,翻多少遍也翻不出新东西。382公斤听着很多,可要找的如果是只有几微米大的晶体,量再大也没用,得有人真能把它从颗粒堆里拎出来。
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382公斤的功劳没人能抹掉,前5种里有4种出自它。可它后面这段长长的沉默也说明,要想再往下挖,得有新地方的新石头,还得有能看清几微米东西的眼睛。
半个世纪之后,这两样都凑到了中国手里。
1731克月壤,捧出三件嫦娥宝贝
2020年12月17日,嫦娥五号返回器落在内蒙古四子王旗,带回1731克月壤。量不大,来路却新。采样点在风暴洋东北部,这是人类第一次拿到月表年轻火山岩区的样品,那一带也是阿波罗和月球号都没去过的高纬度地区。
后来的测年显示,这里的玄武岩形成于约20亿年前,把月球火山活动结束的时间往后推了约8亿年。
打个比方,美苏那几百公斤再多,也都是那几个老地方的石头。嫦娥五号挖回来的,是一块谁都没碰过的新地皮。新地皮里藏着新东西,这不稀奇,难的是能不能认出来。第一件宝贝出在2022年。
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9月9日,国家航天局和国家原子能机构联合宣布,中核集团核工业北京地质研究院在嫦娥五号样品里发现一种新矿物,命名为"嫦娥石",国际矿物学协会给的批准号是IMA2022-023a。
这是人类在月球上发现的第六种新矿物,中国也由此成为继美国、苏联之后,第三个发现月球新矿物的国家。持续半个世纪的空窗,在这一天被打破。第二件和第三件在2026年4月24日一起亮相,那天是第十一个中国航天日。
镁嫦娥石由核地研院李子颖团队牵头,联合中科院国家天文台和江西应用科技学院发现,藏在嫦娥五号钻取样品的玄武岩碎屑里。
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铈嫦娥石由中国地质科学院侯增谦院士团队牵头发现,既出现在嫦娥五号月壤里,也出现在一块坠落在中国境内、名叫Pakepake005的月球陨石里。两种矿物都拿到了国际矿物学协会新矿物命名及分类委员会的批准。
两个新名字各有来头。镁嫦娥石在关键结构位置上以镁为主,晶体结构属于R3m空间群,在这个矿物家族里还是头一个。
铈嫦娥石更富含轻稀土元素铈,和嫦娥石一起,记录下月球演化不同阶段留下的痕迹。三件宝贝同出一门,却一件比一件刁钻。
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十四万颗粒里,只拎出一颗
1731克本来就不多,真正分到研究者手里的更少。首批拿出来的53.6克被分成152份,发给33家单位,核地研院分到的是50毫克粉末,外加一件月壤光片。50毫克大约是1731克的三万多分之一,捏在指尖上几乎感觉不到分量。
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样品这么少,就没法像当年那样大把地敲、大片地磨,只能一颗一颗地看。
团队把样品用环氧树脂镶嵌凝固,再磨平抛光,做成测试用的靶样。李子颖在文章里描述过,一个靶样也就几毫克,每毫克上万个颗粒。
嫦娥石就是这么找出来的:研究人员从约14万个颗粒里分离出一颗约10微米的单晶,再用X射线衍射一点点解出它的晶体结构。十四万分之一是什么感觉?相当于把一座县城的人挨个过一遍,最后只认准其中一个。
镁嫦娥石和铈嫦娥石更小。镁嫦娥石颗粒只有2到30微米,大约是头发丝直径的三十分之一到三分之一,铈嫦娥石只有3到15微米。
这么小的东西,镊子根本夹不住,镁嫦娥石的单晶是用纳米机械手提取出来的。光有仪器还不够,还得知道往哪儿找。据团队介绍,研究镁嫦娥石的人最初盯的是月壤里铀、钍这些放射性元素,新矿物算是意外收获。
可这份意外背后早有准备:有了嫦娥石的经验,团队预判稀土元素相互替代的规律能催生出一整个系列的新矿物,从2023年起就开始有目标地搜寻。
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侯增谦团队那边,是在扫描电镜下发现一批富含轻稀土的颗粒跟嫦娥石长得不一样,顺着这条线一路追下去,确认了铈嫦娥石。找到之后还得过评审这一关。
这个家族已知矿物的晶胞c轴都是37.2埃,镁嫦娥石只有18.6埃,正好短了一半,评委当然要追问。
团队拿出镁替代铁之后结构如何变化的论证,说服了全部评委。江西应用科技学院的谷湘平教授还换了一台不同型号的衍射仪,把数据重新采了一遍,完成了独立验证。
样品少,逼着研究做得细。做得细,结论才站得稳。382公斤靠的是量,1731克靠的是一颗一颗往外抠的本事。
人类认出8种,3种写着嫦娥的名字
这笔账可以摊开算。人类从返回月壤里认出的月球新矿物,到今天一共8种。前5种出自美苏那几百公斤样品,后3种全部出自嫦娥五号的1731克。3除以8是37.5%,接近四成。
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用两百多分之一的样品量拿下将近四成的新矿物,这个成绩怎么算都硬气。名字更有分量。
嫦娥石、镁嫦娥石、铈嫦娥石,三种都以"嫦娥"命名,同属陨磷钙钠石族。据李子颖撰文介绍,按照国际矿物学命名规则,今后任何国家、任何人再发现同系列的矿物,都要以"嫦娥石"作为词根命名。
也就是说,这一支矿物的族谱,是从中国写下的那一页开始往后排的。
如果把月球陨石里的发现也算进来,人类认出的月球新矿物共11种,中国占4种,和美国并列。这份自豪经得起推敲。
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样品是自己的探测器从一块新地皮上挖回来的,颗粒是自己的团队从十几万粒里挑出来的,结构是自己一点点解出来的,最后再交给国际评委逐项追问、独立复核。
每一个环节都有人盯着,每一个名字都是审出来的。半个世纪没人找到的宝贝,就藏在头发丝几分之一大的颗粒里,也藏在阿波罗没去过的那片年轻火山岩上。
1731克能把它揪出来,靠的是新样品、看得清微米的眼睛,还有一颗一颗往外抠的耐心。再回头看那两堆月壤。
382公斤那一堆开了个好头,认出了前5种里的4种。
1731克这一小堆接着往下写,在8种里独占近四成,名单上最新的三个名字,都姓嫦娥。
参考资料:
我国首次在月球上发现新矿物——嫦娥石.中国青年报.2026-04-24
嫦娥五号月壤样品研究成果发表70余项.人民日报/新华社.2026-04-24
月面表层无人采样控制技术.《深空探测学报》.2026-04-24
我国科学家发现两种月球新矿物镁嫦娥石、铈嫦娥石.新华社/共产党员网
沃尔夫条款,挡不住中国航天崛起.人民日报(经济·科技版).2026-04-27
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