我国发现镁嫦娥石与铈嫦娥石两种新月球矿物

我国科学家在嫦娥五号月球样品中发现两种新矿物——镁嫦娥石与铈嫦娥石,均获国际矿物学协会新矿物命名及分类委员会批准。这是继2022年嫦娥石之后我国发现的第二、第三种月球新矿物,也是全球在返回月壤中发现的第七、第八种月球新矿物。

国家航天局于4月24日发布该成果。镁嫦娥石由中核集团核工业北京地质研究院李子颖首席科学家牵头团队发现,产出于嫦娥五号钻取样品中的玄武岩碎屑内部;铈嫦娥石由中国地质科学院侯增谦院士团队牵头发现,同时见于嫦娥五号月球样品及一块坠落于我国境内的月球陨石中。二者均为稀土磷酸盐矿物,粒径仅数微米,晶体结构独特,在地球上无完全对应物。

研究团队最初目标为分析月壤中铀、钍等放射性元素特征,新矿物发现属研究过程中的意外收获。团队基于嫦娥石发现经验,预判稀土元素类质同象替代可催生系列新矿物,自2023年起系统开展月壤新矿物搜寻工作。

镁嫦娥石呈短柱状晶体,粒径2至30微米,约为头发丝直径的三十分之一至三分之一;其晶体结构M位以镁为主,空间群为R3m,是该矿物族中首个具有此空间群的新矿物;晶胞c轴长度仅为嫦娥石一半;稀土含量约10%,较嫦娥石高约3个百分点;推测其结晶温度更高,可能早于嫦娥石形成。

科研人员在成分筛查中识别出若干与嫦娥石形貌高度相似但镁含量偏高、铁含量偏低的颗粒。确认新矿物需晶体结构数据,而一毫克月壤含上万个颗粒,筛选成分纯净且结晶完好的单晶极为困难。团队采用聚焦离子束扫描电镜进行亚微米级精准切割,操作要求极高,稍有不慎即致晶体损毁。

首颗候选单晶经单晶衍射测试确认为非晶质,未能获得结构数据;第二颗为最后一颗合适颗粒,团队三人协同操作,全程谨慎防控环境扰动。后续经历测试数据优化、结构解析攻关及国际矿物学协会多轮评审,最终以充分证据确证镁嫦娥石为新矿物。

作为陨磷钠钙石族新成员,镁嫦娥石为研究月球形成演化、岩浆活动与化学分异提供了全新矿物学样本。我国在不到6年内发现3个月球新矿物,超过美国自上世纪60年代以来发现的5种中的部分成果,体现我国月球科学研究能力与科技创新水平。依据国际矿物命名规则,‘嫦娥石’已成为该矿物族的命名词根,今后同类矿物须以此为词根命名。

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