實難想象,在月壤中發現新礦物,竟這么難!
“我們在無數月壤顆粒中逐粒分析、反復比對,終于捕捉到不同于已知礦物的異常成分,才鎖定了新礦物的關鍵線索。”中核集團核工業北京地質研究院分析測試研究所副所長葛祥坤說,月壤樣品極其珍貴,經過海量篩查,最終只找到一個可供測試的理想顆粒,僅20微米左右,約為發絲直徑的1/5。
可又怎么確定這顆“月球珍寶”就是從未被記錄過的新礦物呢?葛祥坤說,僅測定其化學成分是不夠的,還必須解析其晶體結構。比如石墨和鉆石都由碳組成,但不同的晶體結構決定了它們是完全不同的礦物。要確定新礦物的晶體結構,必須從樣品靶中提取出單晶顆粒用于晶體結構數據采集。
從約20微米的顆粒上提取單晶,而且只有一次機會,這是多大的挑戰?“在使用聚焦離子束掃描電鏡提取單晶顆粒時,離子束切割必須精準到微米甚至是亞微米級別,力度稍大就可能把微小晶體直接‘切飛’。”葛祥坤給記者詳解道,操作過程中,每“切”一刀,都要仔細觀察鎂嫦娥石的表面情況,平常半天就能完成的作業,這一次用了整整一天。
好不容易得到了單晶樣品,誰承想,鎂嫦娥石來了個“猶抱琵琶半遮面”,還是不肯露出真容。原來,鎂嫦娥石和我國科學家發現的首個月球新礦物——嫦娥石是“姐妹”,同屬于隕磷鈣鈉石族。此前該族所有礦物種的空間群均為R3c,但按照這個傳統,始終無法得到鎂嫦娥石晶體結構的理想結果,研究一度陷入停滯,“我們大膽突破傳統認知,經過反復推演驗證,最終成功確定鎂嫦娥石的空間群為R3m,使之成為隕磷鈣鈉石族首個此空間群的礦物種,取得了礦物認證的關鍵證據”。
“鎂嫦娥”到底有多美,科學家終于看清了!
(本報記者 張曉華)