来自月球的“礼物”

2020年12月17日，“嫦娥五号”带着众多神秘的“礼物”顺利返回地球。经过长时间的研究，科研人员从这些“礼物”身上发掘出了不少新东西，其中就有首次发现的新矿物嫦娥石。嫦娥石是什么？为什么叫“嫦娥石”？除了嫦娥石，“礼物”里还有什么？

月球的“海洋”没有水，只是一层玄武岩，黑乎乎的，它们是从月球火山口喷出或从月壳表面裂隙中溢出后凝结形成的。我们在地球上看月球，月面上的一块块黑斑，就是大片的“海洋”，也就是大片的玄武岩。

“嫦娥五号”着陆在月球的风暴洋里，位于“洋”的东北部，它带回来的1731克月壤就是在着陆点附近采集的。

这次取回的月壤，诞生于约20亿年前，在月壤中属于比较年轻的（一般月壤年龄被认为是约30亿年）。嫦娥石就来自这20亿岁的月壤中。可是在1731克的月壤中，科学家又是如何发现嫦娥石的呢？这就要借助一些高科技工具了。

首先，用一种特殊的“刀”——聚焦离子束电镜，在岩石颗粒上切一小块单晶，相当于在显微镜下给月壤做手术。为什么要在显微镜下做手术呢？因为月壤颗粒太小，不用显微镜放大根本看不见。到底有多小？切割后尺寸以微米为单位，肉眼根本无法识别。大家见过水泥粉吧？一颗月壤颗粒仅相当于水泥粉颗粒的十分之一，实在是太小了！

接着，使用专门的“眼”——单晶衍射仪，这是一种专看晶体内部结构的仪器，用它看看单晶内部的原子是怎么排列的。这样就能判定这是什么晶体了。结果发现，这块晶体的内部，原子奇特的排列方式是以前从来没见过的，也就是说，这块晶体是一种新矿物。经过一系列复杂的检测，结果发现，这是一种新的磷酸盐矿物。

“嫦娥石”是我国科学家为这块新矿物精心挑选的名字，英文为Changesite-（Y）。一开始，科研人员打算命名为Changeite-（Y），由嫦娥的汉语拼音change+表示矿物的英文后缀ite+特殊成分后缀Y组成。但“Changeite”与此前已发现的矿物“Changoite”太接近，于是科研人员在其中间加了一个s。这个名字首先是为了纪念“嫦娥五号”探测器首次取回月壤；其次，它明确了该矿物来自中国传统神话“嫦娥”（change）的居住地（site），即月球，同时也表明该矿物取自“嫦娥五号”的降落点（site）；再次，从发音上看，中文“石”的拼音（shí）和英文“石”的单词（stone）开头字母都是s，国内外都好理解。

另外，这个名字里还隐藏了我国科学家的一些小心思。比如，change是“嫦娥”的汉语拼音，而在英文里change是“改变”的意思，change site代表从月球取回月壤样本地址的改变，以区别于此前从月球取样回来并为之命名的美国和俄罗斯。

如今，这个名字得到国际矿物学会新矿物分类及命名委员会的批准，“嫦娥石”Changesite-（Y）成了这种矿物正式的名字。嫦娥石的发现是矿物研究领域的重大突破，是从0到1的原创性成果，丰富了人类矿物学的理论宝库，必将带动一系列相关科学研究的巨大进步。

月壤几乎覆盖了整个月球表面，它就像一本历史书，月壤中每一粒尘埃都能讲述月球上曾经发生的故事。为了让更多人都能了解月壤，科研人员与不同领域的专家合作，给月壤办了一个艺术展。可这些来自月球的尘埃实在太小了，一不小心就会在地球的空气中飞走。科研人员想了很多办法将它们固定住，一开始想用胶带粘，又怕粘性太强之后取不下来，最后使用静电将它们吸附在盘子上。

科研人员用355微米孔径的筛子从获得的月壤样品中筛出较大的146个颗粒，并给每个颗粒编上号；显微摄影专家把沉重的器材搬到科学家的实验室；艺术家指导如何在拍照时打光，如何为照片调色；科学家琢磨如何把微小的月尘固定住，營造适合的拍摄环境。他们给月壤颗粒做了高清CT，根据内部结构为它们分类；又利用景深合成显微摄影技术，给每个颗粒都拍了高清照片。为了达到更好的呈现效果，每一颗颗粒都要在电子显微镜下分别拍几百张局部照再拼合起来。就这样他们从冬天拍到了夏天。

在月壤的微观世界里，有一颗直径只有0.5毫米的圆圆的玻璃珠，由于它的反光太强，非常难拍，玻璃珠的表面很光滑，拍照时会映出摄像机镜头的影像，以至最后拍出的照片竟像一只带着瞳孔的圆眼睛。

与地球土壤不同，月壤里有很大一部分是玻璃。由于地球上有大气，小陨石会在大气中燃尽无法落到地面。但在没有大气的月球，细小的陨石以高速撞击月球表面，在高温的作用下使得微米尺度的局部发生了熔化，再与其他细小的月壤颗粒粘连成各种奇形怪状的黏结物。在科研人员拍摄的月壤中就有一个小颗黏结物的形态酷似小狗。还有，在一种名为正交偏光显微图像中，人们能看到月壤颗粒中矿物形成色彩斑斓的图案，有花、有蝴蝶、有星星等，这些色彩是由于光的干涉造成的，尽管现在已经逐步被电镜技术取代，但它仍能呈现出月壤美丽的一面。

在高清CT和显微摄影的基础上，计算机专家也来帮忙，制作了月壤颗粒的三维重建，又模拟了“嫦娥五号”着陆区正午时分太阳光的强度和角度，呈现出这些月壤颗粒还在月球时本来的样子。