嫦娥五号带回的1731克月壤,藏着月球演化的终极密码,也承载着中国深空探测的科研底气。
在第十一个“中国航天日”主场活动启动仪式上,国家航天局发布嫦娥五号月球样品最新研究成果。其中,由中国地质科学院侯增谦院士团队发现的月球新矿物铈嫦娥石[Changesite-(Ce)],经国际矿物学协会新矿物命名及分类委员会(IMA-CNMNC)批准,成为人类发现的第十种月球新矿物,也是全世界在返回月壤中发现的第八种月球新矿物。
从接手珍贵月壤,到两个月极速攻坚完成新矿物全套论证与申报,侯增谦院士带领团队潜心攻坚,以极致严谨的科研态度、千锤百炼的实验坚守,在微米级月壤微尘中破译月球演化密码,见证了中国在月球新矿物发现上从“跟跑”到“并跑领跑”的历史性跨越。
海量数据中捕捉微米级异常
作为铈嫦娥石第一发现人,王艳娟依旧清晰记得初次接触月壤的忐忑与敬畏,“真的很紧张,嫦娥五号月壤是十分珍贵的研究样本,每一颗粒都来之不易,且绝大多数矿物颗粒尺度极小,一丝操作失误都可能造成样品污染、损伤或丢失,全程容不得半点儿马虎。”

王艳娟在实验室。
实验初期,团队全员遵循标准化科研流程,对月壤颗粒开展全覆盖、系统性扫描分析。在首轮海量数据筛查中,一个藏在无数常规信号里的微弱轻稀土元素异常信号,被团队精准捕捉。这一信号迥异于已知嫦娥石及其他月球矿物特征,成为本次新矿物发现的首个关键突破口。
不同于大众认知中“一眼锁定新矿物”的浪漫科研场景,看到特殊成分后,王艳娟和团队其他成员按捺住“可能发现月球新矿物”的激动心情,第一时间保持警惕:这是不是仪器分析误差?是否由月壤中纳米包体干扰所致?
实验伊始,侯增谦院士就反复叮嘱团队,月球样品研究举世瞩目,新矿物发现不能有半点马虎。“试玉要烧三日满,辨材须待七年期”,不能因为“像”就急于下结论,必须排除一切干扰因素。在他的统筹把控下,团队确立了“严谨、求实、闭环”的核心研究准则,为后续攻坚验证锚定了清晰方向、筑牢了严谨根基。
微米博弈中突破技术壁垒
此次被发现的全新矿物颗粒,直径仅数微米,不足人类发丝直径的几十分之一。在这般微观尺度下,既要精准锁定目标颗粒,又要全程严控制样、检测流程,规避样品遗失、外界污染、电子束损伤等各类风险,对实验精度和操作细节提出了极致要求。
“单次精准检测并非最难,完整的研究链路才是真正的考验。”王艳娟告诉《中国报道》记者,新矿物国际认证标准严苛,光学特质、光谱特征、化学成分、晶体架构等要素缺一不可,必须构筑完整严密的证据体系,任何环节出现疏漏,都可能让前期所有努力付诸东流。
据介绍,此次研究主要有两大核心技术卡点,一是矿物颗粒体积极小,超出传统X射线单晶衍射技术的检测适用范围;二是目标矿物伴生高钍成分,极易引发晶体非晶化,导致核心的晶体结构数据难以采集,而这也是新矿物认证的核心关键。
遵循侯增谦院士提出的“证据闭环、多方佐证”科研准则,团队摒弃单一数据下定论的研究方式,采用多维度核验、重复性试验、交叉比对分析的严谨研究思路。团队全员扎根实验室连续奋战,昼夜不停推进各项实验作业。
科研攻坚从无坦途,数据偏差、结构解析失利、实验结果推翻重来是常态。“这次矿物发现之旅,恰似闯关破障,一路攻坚克难。”侯增谦院士感慨道。
双重佐证锁定月球全新矿物
随着一轮又一轮实验落地、一组又一组数据完善,所有干扰因素被逐一排除,所有数据逐步趋于稳定、相互自洽。团队通过完整的微区成分分析、三维晶体结构解析、光学性质测定、谱学特征比对,形成了完整的证据链。

侯增谦院士(图右二)与研究人员在实验室分析嫦娥五号月壤颗粒。
最终数据清晰证实,该矿物并非此前我国发现的嫦娥石[Changesite-(Y)],也不是人类已知的任何一种自然矿物。原有嫦娥石以重稀土元素钇为核心主导,而本次发现的全新矿物,核心主导元素为轻稀土元素铈,二者晶体结构一致,但稀土元素占位、元素配比、演化机制存在本质差异,是一种全新的月球矿物端元,团队正式将其命名为铈嫦娥石。
值得注意的是,团队同时在第一块坠落在中国境内并被正式批准的月球陨石(Pakepake 005)中检测到了铈嫦娥石的存在。嫦娥五号月壤与月球陨石来源完全不同,双重场景的同步发现,证实铈嫦娥石并非月球局部偶然形成的特殊产物,而是记录月球晚期岩浆演化的关键矿物,说明月球稀土元素分异过程可能远比以往认知更为复杂,为深化月球起源与演化研究提供了关键微观证据。
更加让人欣喜的是,在侯增谦院士的指导下,王艳娟和团队随后又在Pakepake 005月球陨石中发现了人类发现的第十一种月球新矿物——铈镁嫦娥石[Magnesiochangesite-(Ce)]并获得IMA-CNMNC正式批准,它也是全世界在月球陨石中发现的第三种月球新矿物。
新矿物一般从发现、证明到完成申报需要耗时一年甚至数年时间。铈嫦娥石的发现从拿到月壤样品到发现并完全表征证明,再到提交全部新矿物申报材料,团队仅用时两个月。再到铈镁嫦娥石的提交,正好用了100天时间。
“100天,两个月球新矿物”的极速突破背后,是中国地质科学院科研团队依靠长期的技术积累、依托先进的研究平台,加之团队高效协作的真实写照。
科研初心在代际接力中赓续
新矿物发现被业界誉为“矿物学的奥林匹克”,比拼的是极致精准、极致速度与极致专业。而这一高光突破背后,不仅是技术与实力的碰撞,更是科研精神的代际传承。
“我从自己的老师池际尚院士和莫宣学院士那里学到最重要的一点,是‘家国情怀,笃定实干’。”侯增谦院士告诉《中国报道》记者,“老一辈地质学家有一种很朴素的精神:国家需要什么,就研究什么;哪里最艰苦,就去哪里。很多老先生一辈子扎根野外,有的为了一套地层的归属、一种矿床的成因,可以用几十年、靠几代人反复接续研究。李廷栋、肖序常、陈毓川、常印佛、翟裕生、李曙光、邓晋福等老一辈大科学家求真务实、胸怀国家、亲历一线的治学精神对我的影响非常深。”
从老一辈地质泰斗拓荒奠基到侯增谦院士深耕数十载坚守治学,再到青年地质工作者接棒突围,中国地质科研的初心与风骨,在师徒接力中生生不息。
“发现新矿物,是在一粒尘埃里寻找新世界。”侯增谦院士用一句朴素的话,道尽了基础地质科研的真谛。扎根地质行业数十年,身兼科研与育人双重身份的他,始终坚持三大科研底色,求真,让每一项科研结论经得起检验;坚守,敢于深耕长期难题、不惧短期无果;情怀,秉持“科研报国、为国找矿”的初心,始终将国家需求与科技创新放在首位。
这份纯粹的科研信仰,深深影响着弟子们。“侯老师一直告诉我,科研靠的是长期主义,不必纠结一时得失,要深耕自己的研究领域、建立专属知识体系。”王艳娟告诉记者,自己的学习成长,始终离不开侯老师的关心与指引。
王艳娟曾于2022年至2025年远赴意大利深造,利用前沿矿物分析技术,开展深地与深空极端条件下的矿物学研究。在海外期间,侯增谦院士多次与她谈心交流,希望她学成归国、扎根本土,把所学前沿技术带回国内,不仅要深耕晶体学与矿物学研究,更要立足国家需求,把个人科研方向融入国家深地探测与深空探索发展大局之中。
在意大利深造近4年后,王艳娟不仅自己选择回国开展深地与深空矿物学研究,其海外合作导师Fabrizio Nestola院士也受邀作为杰出访问教授加盟中国地质科学院深地探测与矿产勘查全国重点实验室,为团队科研创新注入全新国际活力。
微观探微处解锁宇宙万象
从嫦娥石到铈嫦娥石,看似只是稀土元素的细微更替,背后却藏着月球演化的宏大叙事。前者以重稀土元素钇为主导,后者以轻稀土元素铈为核心,元素占位、配比的差异,精准记录了月球岩浆体系不同演化阶段的物质组成变化,为人类认识月球起源与演化提供了全新矿物学视角。随着铈嫦娥石完成国际认证,我国已累计发现4种月球新矿物,与美国并列全球第一,稳稳跻身地外矿物研究第一梯队。

侯增谦院士(中)在三江北段考察铅锌矿。
“矿物是行星演化最忠实的‘记录者’,研究地外矿物就是解码太阳系的演化历史。”侯增谦院士告诉《中国报道》记者,地球早期的诸多原始信息已被地质活动改造湮灭,而月球、小行星等天体完整保留着古老演化痕迹,通过解析微小矿物的特征,便能反演天体岩浆活动、撞击历史、物质循环过程,解锁太阳系早期物质形成的密码。
依托嫦娥系列深空重大工程,经过数十年代代攻坚,我国彻底扭转了地外样品研究受制于人的被动局面,在微米纳米级矿物识别、微区精准成分分析、高精度晶体结构解析等核心领域,建成了自主可控、国际先进的分析测试体系,为中国深空探索筑牢技术根基。
成绩斐然,仍笃行不怠。侯增谦院士坦言,地质工作从来不是一个“短平快”的行业。很多重要发现,都来自长期积累。可能需要十年、二十年,一代人甚至几代人的努力,最后才能形成一个突破。
我国深空科研“硬实力”已跻身国际先进行列,探测工程、采样返回、高端科研平台等基础设施持续升级,人才培育、国际合作等“软实力”也在加速提质,特别是近年来我国在嫦娥五号、嫦娥六号返回样品中取得了一系列突破性原创成果。但对标国际顶尖水平,我国在原创基础理论、国际标准制定等领域仍存在短板,基础科研是长跑而非短跑,全面领跑需要代代接续深耕、久久为功。

侯增谦院士谈地外探测。
“年轻人是我们的未来,是事业的未来,只有年轻人真正成长起来了,一切才皆有可期。”侯增谦院士表示,老一辈地质工作者有很强的使命感,就是“为国家找矿找油”,这种精神构成了中国地质事业的重要基础。
立足当下、布局未来,侯增谦院士为深空研究团队划定四大核心研究方向:完善深空样品研究体系,夯实硬件根基;培育交叉学科人才,打造中青年科研梯队;依托自主地外样品,凝练聚焦基础性、原创性科学问题;长期深耕细作,塑造中国国际学术话语权。
从高原找矿的野外拓荒到镜下探微的精准攻坚,从老一辈科研人的奠基守正到新生代学者的创新突围,侯增谦院士及其团队以微尘探星河、以坚守赴山海,在微观矿物世界深耕不辍,在中国深地深空探索的壮阔征途上,持续镌刻着属于中国科研人的璀璨印记。
撰文:《中国报道》记者 张利娟 刘雪云
图片:受访者提供
责任编辑:柴晶晶
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