科技日报记者 代小佩 付毅飞
9月9日，中秋前夕，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： 中核集团核工业北京地质研究院（以下简称核地研院）在月球样品研究中发现新矿物，被命名为“嫦娥石”。
嫦娥石是我国第一次发现的月球新矿物，也是国际上发现的第六个月球新矿物。它的发现改变了我国月球矿物发现历史，使我国成为世界第三个发现月球新矿物的国家。
嫦娥石理想晶体结构图。中核集团核地研院供图
锁定疑似新矿物
2021年6月，嫦娥五号月壤样品向全社会开放申请。2021年7月12日，核地研院以“裂变聚变核能元素研究”为主题，获批成为首批开展嫦娥五号月壤科研样品研究的单位之一，获得月壤科研样品50毫克。
这50毫克的月壤样品，含有数十万个颗粒。月壤样品每一颗都非常珍贵，研究团队是一颗一颗挑选着、计算着使用，生怕造成一丁点的浪费。
“按照要求，在研究过程中，我们对月壤的消耗量不能超过20毫克。这意味着，我们能用于研究的月壤大约只有5颗芝麻粒儿那么多。”核地研院第一批月球样品负责人黄志新研究员说。
如今，要在这5颗“芝麻粒儿”的粉末中找乾坤，他们充满干劲又战战兢兢。
月壤样品显微镜照片。中核集团核地研院供图
拿到这份来自月球的珍贵礼物后，研究团队迅速对月壤粉末样品开展矿物学研究。期间，他们发现了新矿物的蛛丝马迹。
这个疑似新矿物的颗粒大小不足10微米，甚至不到一根头发丝直径的1/10。“我们对这个颗粒进行化学成分分析后发现，它的化学成分是全新的，人类已知的矿物没有一种与它的化学成分组成一致。这提示我们，它可能是一种新的矿物。”核地研院月球研究团队研究骨干李婷研究员说。
除了拥有全新的化学组成，一种矿物要被确定为新矿物，还需要提供晶体结构信息。
为了解开这道必答题，研究团队首先得把与疑似新矿物共生的已知矿物辉石剔除干净。但无论使用实验手段还是后期的数据处理方法，都没有办法清除这颗微小颗粒上的辉石。
由于没办法获得理想的结构数据，新矿物的研究按下暂停键。
15毫克月壤在针尖上舞蹈
很快，事情迎来转机。
2021年7月29日，国家航天局正式公布第二批月球科研样品计划，核地研院团队钟军博士积极申请，获得一件光片样品。这次的样品仅15毫克左右，大约相当于3-4颗芝麻粒。
15毫克的月壤里，会藏着怎样的秘密？
在第一个样品的基础上，研究团队统计了第二个样品靶上14万多个颗粒，终于找到了疑似新矿物的一些踪迹。但有希望测到单晶结构的只有一颗，而这一颗还裂成了三小块。
这无异于是针尖上的舞蹈。
在分析之前，要先对月壤进行分类再进行研究。不能用仪器进行分类，仪器上会粘月壤，造成浪费。所以，需要手工挑。为了不引入外来杂质，分类时只能靠针尖摩擦提取月壤颗粒，或者利用颗粒的凹槽去“捉”，捉的时候，颗粒常常在玻片上到处“跑”。
用比头发丝还细的玻璃丝分拣肉眼不可见的矿物，考验眼力也考验手上功夫。连续两个多月，李婷对着显微镜一坐就是一整天，一个动作重复上万次，累到肩胛骨几乎脱扣，最终完成了矿物分选和挑选工作。
全副武装的李婷研究员。中核集团核地研院供图
团队使用聚焦离子束电镜切出了一颗10×7×4微米的纯的单晶颗粒，然后将颗粒转移到单晶衍射仪上收集衍射数据，最后解译出疑似新矿物颗粒的晶体结构。
他们对疑似新矿物进行了拉曼光谱分析、晶体光性描述、物理性质计算等。
2021年底，通过系统详尽的矿物学研究，研究团队确定，这是一种从未被发现过的磷酸盐新矿物。
而它，来自距离地球30多万公里的月球。
这种矿物的晶体结构属三方晶系，空间群R3c，呈微小柱状。
月壤颗粒大小不均。中核集团核地研院供图
最初命名被拒
不是昔年攀桂树，岂能月里索姮娥。
为了致敬我国航天嫦娥工程探月事业，弘扬中华民族传统月球文化，将我国的传统文化和新时代中国科技发展成绩推向全世界，核地研院将月球新矿物命名为“嫦娥石”，英文名暂定为Changeite-（Y）。
2021年深冬，李婷马不停蹄地撰写研究报告，很快，报告提交给国际矿物协会新矿物分类及命名委员会。
没想到，新矿物获得批准了，但名称没有通过。
因为嫦娥石的英文名Changeite-（Y）和一种已知矿物的英文名Changoite太相似。很多人劝团队改一个名字，但团队不想放弃。
第一批月球样品到达时团队合影。中核集团核地研院供图
在核地研院月球研究团队牵头人李子颖看来，“嫦娥石”寄托着中国航天探测精神和美丽传说，是动人的，这个名字不能轻易舍弃。
反复思考后，他们找到了一个既有中国特色也符合国际惯例的英文名字——Changesite。
这是纪念我国嫦娥工程首次取回的月球样品，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）。此外，S既是中文“石”的拼音首字母又是英文“Stone（石头）”首字母。
报告再次提交。2022年8月3日，经过一个多月的再次等待后，该新矿物最终获得国际矿物协会新矿物命名及分类委员会通过批准。中文名“嫦娥石”，英文名Changesite-(Y)。
除了首次成功发现新矿物，核地研院还获得了嫦娥五号月壤中未来聚变能源资源——氦-3含量和提取参数，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，研究团队还系统获得了嫦娥五号月球样品的形貌及矿物组成，为研究月球演化和形成提供了有力支撑。
