大家好，我是中核集团重大项目总师，是一名核地质工作者，从事核地质工作近 40 年，作为核工业北京地质研究院的月球样品研究团队负责人，主要提出我院嫦娥五号月球样品总体研究方向和科学问题、明确研究目标和内容、制定技术路线等。看到大家对这个话题有这么浓厚的兴趣，我也来和大家简单地聊一聊。

2020 年 11 月 24 日，我国探月工程嫦娥五号探测器成功发射，计划首次实现月面样品采集并返回。

2020 年 11 月 29 日，在得知嫦娥五号成功发射信息之后，我们团队运筹帷幄、积极谋划，充分考虑我院的技术实力、人才团队优势和专业领域特色，一方面我们有信心开展做好月球前沿科学研究的能力和水平；另一方面我们想着如何为月球研究做出贡献。结合我院科研优势和基础，我们首次系统规划并提出了开展嫦娥五号月球样品的研究方向、目标和内容，制定了技术流线和方法。确定了“嫦娥五号月球样品核能元素研究”方向，并在大量文献调研的基础上，形成了矿物学、裂变和聚变元素同位素等九大科学研究问题。

探月工程是国务院《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006～2020）》明确提出的十六个国家重大科技专项之一，从 2007 年嫦娥一号发射成功，再到 2020 年 12 月 17 日，嫦娥五号返回器携带 1731 克月球样品着陆地球，取得了一系列令人瞩目的辉煌成就，我国成为全球第三个从月球成功采集样品的国家。

开展月球样品科学研究是实施探月工程的主要目标任务之一，是国家“深空”探测战略的重要组成部分。中核集团作为头号央企，其使命就是坚定不移地服务国家战略，以国家需求为己任。核地研院充分发挥自身科研、设备和人才优势，积极申请并获批成为第一批开展月球样品科学研究的单位之一，充分体现了中核集团核地研院的能力和水平。

拿到样品不容易，竞争异常激烈。第一批样品开放申请时，一共有 23 家高校和科研院所的 85 份申请通过初审，经现场答辩评审，最终有 13 家单位的 31 份申请通过评审，通过率仅为 36.5%。13 家科研单位中，科学院系统 7 家、大学系统 4 家、剩下的 2 家分别是航天五院和核地研院，航天五院是嫦娥五号探测器的研制单位。在这样一个背景下，核地研院能获得首批 50mg 月球科研样品，标志着核地研院前沿基础科学研究实力得到科学界认可，也标志着核地研院的综合研究能力迈入了国际先进行列。

在此我来讲一讲公众比较关注的三个问题。

第一个问题是为什么将本次新矿物命名为嫦娥石？

嫦娥石，英文名 Changesite-(Y) [tʃænˈəsait]，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。 一是纪念中国嫦娥探月工程首次取回月球样品；二是发音更加接近中文嫦娥石发音，外国人也好发音；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），可引申为此次中国嫦娥 5 号落月地点与之前 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。

第二个问题是，如何发现“嫦娥石”的，月壤分样、挑样的过程是怎样的呢？

我们第一次研究的样品是粉末样，呈灰黑色，细度像面粉，有各种矿物组成，对它们进行研究，我们是如数家珍一颗一颗进行的，那么首先遇到的就是根据研究需要进行分颗粒分小样。分样过程是月壤研究中“最刺激、最紧张”的环节，毫不夸张地说是用激动的心强稳颤抖的手。

月壤样品极其珍贵，且我们可以研究消耗的样品量也仅有 20mg，也就是五十分之一克。因此用好每一个颗粒、确保极低的样品损失量早已是团队每个人的共识。分样在超净室中进行，两人一起进入操作，需要穿着专用的实验服和手套，全程由摄像头监控。在开启样品之前，我们制定了详细的实验设计，包括取样步骤、取出的样品量、分为多少份、每份各自多少量、针对不同实验如何分装、如何转移等等。尽管制定了详细的计划，每一步的操作仍然是如履薄冰、战战兢兢。

分取使用的天平是百万级天平，可以精确到 0.001mg。最困难的是要称取数份 0.1mg 样品 ---- 一颗绿豆大约 80mg，相当于我们需要取 1/800 颗绿豆，手稍稍抖一下就超量了。而如此少的样品必须尽量一次性称准，称少了还可以加，称多了就取不回了。每次称量都先是目估，死死盯着取样勺里几乎看不见得“小黑点”，再三权衡，估摸着不能超量才敢倒入样品槽中。每个空样品槽称三遍，放入样品后再称三遍，以确保称量准确（图 3）。

挑样是我们这次实验的一大特色。为了达成研究目的，本次实验需要将月壤按粒度和矿物种类分为 7 个组别。在显微镜下操作（图 4），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挑选。本次申请到的月壤颗粒的尺寸集中在 1 微米到 150 微米之间，大多在 10 微米左右，按密度保守计算，每 1mg 样品中包含不少于 10000 个颗粒。为了尽量不因挑样而改变月壤矿物组成以及尽量减少样品损失，这些颗粒都要按规则分入到对应的容器中，因此转移的过程至少重复了上万次。

通常我们挑选地球样品时，可以将凡士林等有一定粘性的物质涂抹在针上帮助“蘸取”样品，再稳妥的转移到其他地方。而月壤的挑选不允许引入外来“污染”，只能靠针尖和颗粒之间摩擦产生的一点静电吸住样品，经常针尖推着样品在玻璃片上来回跑，就是取不起来，每每这个时候是既绝望又崩溃。此时此刻，只能深呼吸，稳住崩溃的情绪和僵硬的肩膀一遍遍尝试。这些颗粒中，小的不足头发直径的 1/100，大的也只有一根头发粗细，跟它们死磕了两个多月，终于完成了挑选任务。

分样挑样任务完成后，就开展对其进行系统的研究。确定一个矿物是否属新矿物，要有两个要素，一是要准确分析它的成分；二是要鉴定出其结构，如大家熟知的金刚石和煤，成分都是碳，但它们的结构不同，因此是两个性质不同的物质。

在开展第一批月壤样品研究时，科研人员通过对数十万个平均大小仅 10 微米的月壤颗粒开展矿物学研究。在大量成分分析的过程中，凭借专业的敏感性，发现一颗不足 10 微米的月壤颗粒具有异常的成分，并迅速锁定了其作为疑似新矿物。随后，对其开展了针对性的成分分心，确定了它的成分，并初步认定它应是一个新矿物。然而，要确定它是新矿物，还必须鉴定出它的结构。由于该矿物颗粒太小，在现有仪器设备探测能力下，难以满足获取理想的晶体结构数据。由于申请的样品量有限，全部研究仅允许消耗使用最多 20 毫克。面对此种困难，核地研院科研团队没有放弃，将目标投向了申请获批的第二个光片样品，对该样品中 14 万多个颗粒进行了全面分析，幸运是留给奋斗者的，科研人员再次发现了具同类成分矿物颗粒，并采用纳米级手段，成功切割分离出一颗 10*7*4 微米的单晶，分析鉴定出它的晶体结构（图 5-6）。通过系统详尽的矿物学研究，最终成功确定其是一种从未被发现过的富稀土的磷酸盐新矿物，其理想化学式为(Ca8Y)□Fe2+ (PO4)7，其形态和理想晶体特征分别图 1、图 2。

经来自不同国家的 20 位矿物学家评审投票，新矿物——嫦娥石（Changesite-(Y)）于 2022 年 8 月 3 日获得国际矿物学会（IMA）新矿物命名及分类委员会（CNMNC）正式批准，批准号为 IMA2022-023a。

第三个问题是嫦娥石的发现有什么意义？

我想有以下几个方面的意义：

一是嫦娥石本身的发现具有重要意义，它是中国科学家首次发现月球新矿物，不仅体现了中国现代科技和工程技术水平，而且也是中国人对人类开展月球研究和深空探测的贡献。

二是在研究发现过程中，由于样品量限制有时只能允许一次成功，加上很小很细，分选切割很难等，本身提升了研究技术水平，开发了针对性研究手段，为今后同类样品的研究积累了技术手段和宝贵经验。

三是增添了矿物族新成员，特别是外星体矿物新成员，推动了矿物学学科的发展，为月球、行星科学研究提供了新的科学数据，具重大科学意义。

四是本次嫦娥 5 号采样地点与此前美国和苏联月球采样地点距离较远，地质年代也要年轻约 10 亿年，这样也就增加了新地点的科学数据，拓展了新的认知。虽然嫦娥石所属的磷酸盐矿物群在地球上较常见，但在地球上至今未发现。这说明其形成于不同的环境和条件，那么通过研究嫦娥石的形成条件，可以倒推月球经历的特殊历史过程，对认识月球起源与演化意义重大。

五是我们还将进一步对其物理化学性质进行研究，对其潜在的应用前景进行研究评价。