與美國月壤存在巨大差異，中國在月球發現新礦物，這是怎么回事？

與美國月壤存在巨大差異，中國在月球發現新礦物，這是怎么回事？

中國科學家首次在月球上發現的新礦物，被命名為“嫦娥石”，英文名稱Changesite(Y)，由change（嫦娥的漢語拼音）+s+ ite（英文后綴，表示礦物）+Y（特殊成分后綴）。

嫦娥石如何發現的

“嫦娥石”嫦娥石發現于嫦娥五號月壤的玄武巖碎屑中，是新的磷酸鹽礦物，屬于隕磷鈉鎂鈣石（Merrillite）族。顆粒約2~30微米，呈微小柱狀，伴生礦物有鐵橄欖石、單斜輝石、鈦鐵礦、鈣長石、斜鋯石、方石英、隕硫鐵和玻璃等。

月球很早就失掉了大氣和水，因為體積小，月球內部能量很快散失，火山不再噴發，化學反應終止，所以月球上的礦物種類相比于地球少得多。

正因為化學反應的過程被打斷，月球表面許多物質保持著幾十億年前的狀態。比如說我們可以在月巖里發現許多單質鐵，但在地球.上很難找到，因為鐵基本都被氧化成了鐵礦。同樣，月球巖石中發現的輝鐵礦在地球.上也是亞穩態的，它會在漫長的地質條件下慢慢分解。

月球表面絕大多數都是輝石、斜長石、橄欖石等硅酸鹽礦物以及各種氧化物。而此次發現的嫦娥石是中核集團核工業北京地質研究院創新團隊，通過X射線衍射等一系列高新技術手段，在十四萬個月球樣品顆粒中，分離出一顆方圓約10微米大小的單晶顆粒，并成功解譯其晶體結構。經國際礦物學會（IMA）新礦物分類及命名委員會（CNMNC）投票通過，確證為一種新礦物。

美國帶回這么多月球樣本，中國為什么還可以發現新礦物

我們都知道，阿波羅任務的登月宇航員們采集了很多月壤與月球巖石的樣本帶回地球，一共有382kg，分布廣，范圍大，因為這些月壤和月巖月壤是由月球巖石在遭受隕石撞擊、太陽風轟擊和宇宙射線輻射等空間風化作用后形成，其中有大量的月球巖石碎塊、礦物及隕石等物質。科學家通過研究這些月壤物質，既可以了解月球的資源情況，為以后開發月球做好數據基礎，也可以更充分了解月球的地質演化歷史，也可以為了解太陽活動等提供必要的信息。

除了送給其他國家的一些樣本，剩下的大多被保管于休斯頓的約翰遜太空中心。

它們既不能隨意觸摸，也不能隨便接觸地球上的空氣。為什么？因為空氣中的氧氣、水分以及人身上的物質都可能會導致月壤成分變化，影響分析的準確性。想要進入樣品間，首先要穿好全套防護服，還要進行“空氣淋浴”以防帶入灰塵污染。

可以說，全球科學界對于月球表面的許多數據，都是基于美國帶回來的這些月壤，因為美國帶回來的月球樣本還是頗具規模的，按道理來說，中國發現新物質的可能性不太高.

除此之外，中國帶回的樣本與美國的數據差異還是非常明顯的。

中國月壤樣本

美國月壤樣本

下圖是通過 XRD machine learning分析的中美月壤，圖中上部為嫦娥五號的月壤，下部為阿波羅（Apollo）的月壤.

可以從峰圖上看到二者就差異極大。事實上，在組分上，差異也十分明顯。

作者在論文里都用“Surprisingly”來形容了，可見二者的差異有多明顯（ distinct），用一個說法，就是中美月壤成分相似度不足25%。

這是怎么回事？

這是因為與美國和蘇聯取回的月壤相比，中國取回的月壤比較新，有1020億年的歷史，美國的降落地點都是在中低緯度的月海，形成年齡集中在4232億年前(也有部分可能形成于不到10億年前的哥白尼紀）。而在這個范圍之外的月球歷史事件所對應的時間，全部是以此為錨點，參考其他觀測結果（主要是撞擊坑統計）外推來的。

也因為月巖標本的來源僅存在于有限的區域內，這些巖石能提供的信息非常有限。想要獲取更多的信息，唯一方法就是重返月球，去采集更多來自不同地質背景、形成于不同歷史時期的月球樣品。

而嫦娥五號登陸的呂姆克火山高原于月海“風暴洋”旁邊，中心坐標為301.9°E，40. 7°N，面積近 4000 平方千米，是一個火山穹丘復合體，周圍環繞著20多個圓形的熔巖穹丘。海拔約1100米，高于廣闊、平滑的月海，也就是“風暴洋”。

該區域內分布有大量與火山活動有關的 地貌，如火山穹隆、熔巖流、月溪等，科學家認為，它的一些區域是由大約10億年前的巖石構成的，科學家研究稱，月球呂姆克山可能在13億年前就爆發過，那里有“月球上最年輕的月海玄武巖”。這種來自月球的“年輕”巖石從未被取樣或研究過，為什么這塊區域的巖石會這么年輕，和其他區域相差了近20億年，這是科學家一直想要解開的謎題，科學家認為，這個地區的火山沉積物可能是理解月球起源和進化的關鍵。

這也是為什么嫦娥五號會登陸此地的原因，這也是為什么此地的月壤會和美國帶回來的樣本差異如此巨大的原因，而這也恰恰證明了中國月球樣本的稀缺性與獨特性。

美國想要中國樣本，卻沒有辦法

這也是為什么美國一直想要中國月球樣本的原因，不過遺憾的是，美國人用他們自己制定的“沃爾夫法案”把索取月球樣本這條路給堵死了，因為法案不允許雙方在太空探索領域有任何實質交流，否則就是犯法。

這也就意味著美國無法獲取到月球研究的最新數據，而中國依靠對嫦娥五號的研究獲得了月壤顆粒的典型形貌特征，為研究月壤形成提供了科學依據，也為我國月球資源評價和開發提供了基礎科學數據。

后續還會有更多研究成果出爐，也讓我們拭目以待！