月球新矿物“铈嫦娥石”是怎么被找到的？过程揭秘

近日，我国宣布发现三种月球新矿物：铈嫦娥石、镁嫦娥石、铈镁嫦娥石。其中，“铈嫦娥石”和“铈镁嫦娥石”由中国地质科学院团队牵头发现。发现新矿物，究竟难在哪里？100多毫克的月壤粉末，科研团队如何从中“揪”出从未见过的矿物晶体？揭秘“铈嫦娥石”的发现过程。

2025年9月，中国地质科学院的科研团队将申领到的嫦娥五号月球样品放入扫描电镜。他们原本的目的是要研究一种在小行星、火星、月球上都发现过的矿物——“陨磷钙钠石”矿物族为什么在地球表面消失了，然而扫描样品后，团队很快就发现，情况不太对。

中国矿物岩石地球化学学会新矿物命名及分类专业委员会委员 曲凯：第一天扫完片子之后，就发现陨磷钙钠石还挺多，而且种类还不太一样。在电镜下面可以看到它，其实有成千上万个微小的颗粒。

在对无数颗粒进行系统筛查时，科研人员注意到：有一些颗粒的成分特征跟2022年发现的嫦娥石不一样——嫦娥石富含重稀土，而这些颗粒更富轻稀土。这是一个强烈的信号，说明它们可能是一种从未在自然界中被发现的新矿物。虽然在课题申请阶段，团队已经预判到样品中或许存在潜在新矿物的可能性，但这么快就有可能发现了新的月球矿物，还是觉得幸福来得有点太突然。

中国矿物岩石地球化学学会新矿物命名及分类专业委员会委员 曲凯：王艳娟博士很快意识到这可能是一个新的矿物。新矿物研究叫“矿物学的奥林匹克”，谁先把新矿物的提案提交到国际矿物学会，谁就有命名的优先权，所以我们就马上把研究的重点，放到完全证明它是一个新矿物的工作当中。

一个原本关于“矿物消失之谜”的研究，就这样由于“幸福来得太突然”而暂时“跑了题”。经过系统矿物学研究，团队最终发现了“铈嫦娥石”，它是一种富含轻稀土元素“铈”的磷酸盐矿物，与近日发现的“铈镁嫦娥石”和“镁嫦娥石”一样，都和2022年发现的嫦娥石属于同一个矿物族。

证明一个新矿物有多难？

找到了“可疑”目标，不等于就能宣布发现了新矿物。想让它被国际科学界正式承认，还得过五关斩六将——在一粒灰尘那么大的颗粒上，给潜在新矿物做一套完整的“体检”。

“铈嫦娥石”的粒径只有3到15微米，是头发丝的十分之一到五十分之一，肉眼无法看见。如何定义一个矿物是新矿物，国际矿物学协会有严格的审核标准：要证明该矿物的化学成分或晶体结构完全不同于自然界目前已知的任何一种矿物。除此之外，还需要对它的物理性质、光学性质、谱学特征等进行系统矿物学表征。每一项都必须拿出精确数据，数据之间还需要可以相互交叉验证。

中国矿物岩石地球化学学会新矿物命名及分类专业委员会委员 曲凯：首先，我们用电子探针对它进行定量的准确的分析，然后我们要进行拉曼和红外光谱的谱学特征的研究，对它进行物理性质的测试。最后一步，我们把这个小颗粒切出来。你能看到这个坑的直径可能不到20个微米，深度大概在10个微米左右，所以我们只能用这么小的一个空间，把它提出来。

整个过程中，稍有不慎就会前功尽弃。科研团队在提取出3微米大小的矿物晶体后，很顺利地获得了高质量的晶体结构数据，最终证明它就是一种自然界尚未发现的新矿物。从拿到样品到正式提交第一份申报，团队只用了两个月。提交后，国际矿物学协会新矿物命名及分类委员会的主席几乎没有提出任何问题，直接送上了祝贺。

中国矿物岩石地球化学学会新矿物命名及分类专业委员会委员曲凯：他直接祝贺“在这么非凡的样品里面，有这样的非凡发现，提供这么好的数据。”他可能对这矿物就非常有信心，所以非常顺利直接通过了。

“上天入地”的铈嫦娥石

“铈嫦娥石”的特殊之处，不只是因为它是一种新矿物。当时，研究团队开玩笑地用“真是仙女下凡了”来形容这次奇妙的发现。这是为什么？

在样品中锁定目标后，团队成员车晓超提出：我国境内刚有第一块被国际陨石学会正式认证的月球陨石——“帕克帕克005”，这个陨石里，会不会也有“铈嫦娥石”。这一想法得到了其他成员的一致认可，于是团队立刻同步制样、继续筛查，很快就得出了结果。

中国矿物岩石地球化学学会新矿物命名及分类专业委员会委员 曲凯：很快就在“帕克帕克005”这个陨石里面也找到了，而且还很大颗的、非常好的颗粒。当时我们就决定，把这个嫦娥五号月球样品作为全型标本，“帕克帕克005”月球陨石作为它的共型标本，共同提交给国际矿物学会。

新矿物申报，通常只需要一份标本、一个产地就够了。同时提交两个来源的样品，意味着要做两倍的数据量、接受更严格的交叉验证。但“铈嫦娥石”的“双重身份”，也让它的证据链更加牢不可破。当时，为了尽快完成新矿物的申请和命名，团队在两个多月的时间里连轴转。

中国矿物岩石地球化学学会新矿物命名及分类专业委员会委员 曲凯：那个时候，有欧洲的同事在访学，他们说叫“中欧接力赛”，就是咱们这边休息了，他们那边干，他们休息了，咱们这边接着干，就连轴在干。

提交给国际矿物学协会后，各国代表委员均给出了高度评价，其中一位委员在投票文件中写道：这是在月球上和坠落到地球的月球陨石里，同时的、一个非凡的发现。

中国科学院院士中国地质科学院深地探测与矿产勘查全国重点实验室主任侯增谦：是“上天入地的美丽邂逅，是好‘铈’成双的非凡发现。”我们既研究了来自月球的样品，同时又研究了着陆的样品，“上天入地”。

为什么要研究地外矿物？

自然界已知的矿物有6000多种，而目前发现的月球新矿物只有11种。中国从2022年在嫦娥五号月球样品中发现嫦娥石，到今年一口气发现“铈嫦娥石”、“镁嫦娥石”、“铈镁嫦娥石”三种矿物，仅仅用了不到四年。费这么大劲去月球上找几种矿物，到底有什么用呢？

中国地质科学院地质研究所高级工程师 尹淑苹：月球新矿物的样品来源大概有两类，一个是登月的航天器从月球直接取回来的返回地球的样品，我们把它叫做月球返回的样品。另一类，是月球被撞击以后喷溅出来的这些物质坠落到地球上的月球陨石。

据介绍，科学家有一个共识：月球，是地球的“一部分”。大约45亿年前，一颗火星大小的天体撞上了原始地球，甩出去的残骸凝聚成了月球。此后，地球经历了板块运动、火山喷发、风吹雨打，几乎所有古老的记录都被“抹”掉了。而月球——没有大气、没有水、没有生物活动——就像一个被密封了45亿年的“档案柜”。

中国地质科学院地质研究所行星科学研究中心副研究员 车晓超：甚至可以说是从它形成那一刻，也就是太阳系初期，一直到现在，所有记录都是可以记录在它表面上的，甚至说可以记录在月壤里面。

此前，车晓超所在团队在嫦娥五号月球样品中发现了一次约6800万年前的撞击记录，而地球上白垩纪恐龙灭绝事件，发生在6600万年前。两个时间如此接近，它们之间有没有关联？月球样品正在帮科学家寻找答案。

中国地质科学院矿产资源所矿物微区物质组分与结构实验室主任陈振宇：在月球上发现新矿物，对拓展我们的认知边界，可能比地球上的意义更深远。尽管可能这个矿物很小，但是结合其他的研究的话，应该会有一些新的认识。

面向未来，中国科学家的目光已经投向了更远的火星，天问三号计划于2031年将火星样品带回地球，这有望是世界上首次火星采样返回任务。

中国科学院院士中国地质科学院深地探测与矿产勘查全国重点实验室主任 侯增谦：火星取样返回，全球还没有实现过，难度很大。美国也没实现，我们现在也正在做这件事情，这是工程专家、技术专家正在努力的方向。