探月
9月9日，在北京阜成路甲8号（国家航天局和国家原子能机构所在地），向外界宣布中国科学家首次在月球发现新矿物，命名为“嫦娥石”。消息发布后引发关注，不少网友称之为“来自月球的中秋礼物”。
这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探索历史，使我国成为世界上第三个发现月球新矿物的国家。
58岁的中核集团核工业北京地质研究院（以下简称地研院）月球研究团队牵头人李子颖，难掩激动之情，就是他带领团队经过了1年多的努力，发现了这种月球新矿物。
打开 1粒“大米”的世界
夜色已经很浓。
坐在桌前，盯着显微镜，用一根纤细的纳米取样针，反复去试图剥取一颗0.000001毫克不到的颗粒……这个动作已经持续了不止两个小时，此刻，地研院研究员李婷身体僵直、眼睛酸胀。但她不想放弃，这个在显微镜下都可能倏忽不见的“小东西”，实在太珍贵了。
被她称作“小东西”的就是嫦娥五号月壤样本。
2020年12月17日，嫦娥五号携带1731克月球样本返回地球。对月壤样本的申请，竞争异常激烈，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，最终仅13家单位31份申请通过评审，通过率仅为36.5%。
2021年7月12日，第一批50毫克的月壤抵达地研院。
黄志新至今记得这个日子，这位地研院第一批月球样本负责人告诉记者，“这50毫克中，我们签订的协议规定只能损耗20毫克。”
20毫克是什么概念？
“大概就是1颗大点的米粒吧。”就连已经做惯了实验室显微镜下工作的李婷都坦言：“月壤是极其珍贵的，即使这么微小的颗粒，也不能白白损耗掉。”
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”。
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。在开启样本之前，团队制定了实验计划，包括取样步骤、取出的样本量、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。
在此次月壤研究中，李婷负责需要将成千上万的微小颗粒按实验设计挑选分类。“分取使用的天平是百万级天平，可以精确到0.001毫克。最困难的是要称取数份0.1毫克样本——一颗绿豆大约80毫克，相当于他们需要取1/800颗绿豆，手稍稍抖一下就超量了。”李婷说。
她告诉记者，如此少的样本必须尽量一次性称准。每次称量都先是目估，死死盯着取样勺里几乎看不见的“小黑点”，再三权衡，估摸着不能超量才敢倒入样本槽中。每个空样本槽称三遍，放入样本后再称三遍，以确保称量准确。
“通常我们挑选地球样本时，可以将凡士林等有一定黏性的物质涂抹在针上帮助‘蘸取’样本，再稳妥地转移到其他地方。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附住样本，经常针尖推着样本在玻璃片上来回跑，就是取不起来，每每这个时候都既绝望又崩溃。”李婷说。
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，大的有一根头发粗细。
一次又一次的失败重来，和这批样本“死磕”了两个多月，“小东西”终于被李婷手中玻璃丝的细尖捕获——新矿物取样成功！
反复的操作，让李婷对月壤样本的了解格外深刻，面对这批样本分析获得的大量数据时，这个心细的姑娘有了一个重大发现：“有一种含钙的磷酸盐矿物，它含有的稀土元素远远高于我们以往认识的此类矿物结构中可以达到的数量，意味着这是一颗我们认知以外的新矿物。”
然而，它在哪里？这种矿物太少太小，在这批样本中无法找到一颗较好的颗粒能够让科研团队破译它的结构。
破译 十四万分之一的可能
2021年隆冬的一个周六，整栋办公楼都空空荡荡的。
“安静、喘气的声音都清晰可闻。”在实验室小心翼翼度过的这8个小时，让钟军至今记忆犹新。就是那一刻，他所在的地研院月球团队成功分离出了一粒微米级矿物，为他们的新发现奠定了基础。
扫描电镜反复确认、准确定位所需分离切割的矿物，高能的聚焦离子束从矿物四周进行斜向切割，底部斜向“入刀”使目标矿物实现和周围围岩分离，扫描电镜的仓口探入比头发丝还细的钨针，聚焦离子束对钨针整形后，用铂蒸气将其焊接到分离的目标矿物之上，采集完的目标矿物从仪器舱中取出，放入特制的样本保管“胶囊”，将其带至下一步开展晶体结构分析的实验室……
通过对第一批月壤科研样本开展系统研究，团队发现了新矿物的踪迹，并测定该矿物的化学组成，但由于新矿物颗粒太小太少，一直无法获得新矿物的理想晶体结构参数，必须要借助新的月壤样本进一步寻找符合条件的大颗粒标本，才有可能全面证实。
作为“接棒人”，钟军围绕核能铀钍裂变元素研究主题，反复斟酌挑选了拟申请的最为合适的月壤样本。他阅读了大量文献，和团队成员反复探讨，不断优化和完善借用申请及汇报材料。
最终，他们的材料从240多份申请中脱颖而出，成功借用到1件月球光片样本。
钟军回忆，一拿到光片，科研团队立刻采用原位微区测试分析方法开展矿物尺度的研究，首先对整个样本的所有矿物进行了快速面扫描，在接近十四万个的矿物/岩屑颗粒中，成功“抓取”了几颗仅有头发丝直径十分之一大小的富含稀土的磷酸盐矿物颗粒。
“要想验证新矿物的存在，就要把这几个颗粒切出来，做矿物单晶的晶体结构精确解译。而相对较大、平面上看成分较纯的，适合我们做解构的潜在目标矿物仅有三粒，极为细小稀有。”钟军说。
最终，确定了唯一一颗可用于后续验证的颗粒。
李婷所带的矿物研究团队，利用单晶X射线衍射仪对潜在的新矿物，开展了后续的精细结构解译，确定了这个新矿物。
睿智 避开美苏采样点的新发现
那么中国发现月球新矿物有什么意义？为何美国和苏联之前没能发现？
核工业北京地质研究院月球研究团队负责人李子颖解释说，嫦娥五号探测器在月球上的采样地点与此前美国和苏联月球采样地点距离较远，“我们的采样地点地质年代要年轻约10亿年，这或许是此前美苏月球样品中没有能发现嫦娥石的原因之一”。
李子颖表示，虽然嫦娥石所属的磷酸盐矿物在地球上很常见，但其中并不包含嫦娥石，这证明其形成需要与地球截然不同的环境和条件。未来通过研究嫦娥石的形成条件，可以倒推当初月球演化时经历了什么样的特殊历史过程，对认识月球起源与演化意义重大。此外，嫦娥石所含量的稀土是否有开发价值，也值得未来进一步研究。
“这是一条相当漫长而曲折的道路，无论经费、时间、精力，所有的投入都必然是有限的，而唯一无限的是科学家的好奇心。”在李子颖的眼中，看待此刻的成就，绝不能仅局限于拿到月壤后做了什么，更是与半个多世纪以来，核地质科学家们不断探索更多未知的创新实践息息相关。据中国青年报