2022年9月9日，中秋佳节前夕，中国科学家宣布在月球样品中发现新矿物——“嫦娥石”，并成功解译其晶体结构。
“嫦娥石”是一种磷酸盐矿物，呈柱状晶体，存在于月球玄武岩颗粒中，是科学家利用X射线衍射等一系列高新技术手段，在14万个月球样品颗粒中分离出的一颗单晶颗粒，粒径约10微米。我国因此成为世界上第3个发现月球新矿物的国家。该矿物也是人类在月球上发现的第6种新矿物。
在月球上发现新矿物很难，在地球上也不容易。尽管人类的足迹已经遍布全球各地，但地球上究竟还有多少矿物未被发现，没有人知道。
目前，由国际矿物学协会（IMA）汇编的矿物种类高达5829种。这些矿物主要发现于地壳浅部和地球表层。
在如此庞大的矿物种类中，矿物学家发现了一种有趣的分布。在全世界范围内，仅在1个地方发现的矿物有1200多种，在2个地方发现的矿物有600多种，在3个地方发现的矿物有近400种。更让人吃惊的是，资料显示，所有记录在案的矿物中，发现于5个地方的矿物占一半以上。
在所有的矿物中，碳矿物的多样性和分布尤其受到关注。这是因为碳不仅是地球生命最关键的元素，也为人类社会提供了大部分的能源。同时，大气中的二氧化碳也影响着地球的气候。因此，碳矿物的种类、赋存状态等问题也成为地质学家所关心的课题。
2008年，国际深碳循环研讨会提出：从2009年到2019年，建立一个为期10年的深部碳科学研究项目，即深碳观测计划（Deep Carbon Observatory，DCO）。该项目在实施过程中专门设置了“寻找所有未知碳矿物”课题，由美国亚利桑那大学的应用数学讲师盖责·希斯塔德领导。
2015年，基于矿物的分布规律，希斯塔德借助大数据思维，利用当时已发现的403种碳矿物（截至今天已发现的碳矿物为486种）的详细研究资料，以及资料中记载的近8.3万种不同碳矿物性质及其位置等数据，通过建立模型，对地球上所谓的“缺失的矿物”进行了预测。
希斯塔德的模型显示，至少还有1500种矿物有待发现，其中包括145种碳矿物、100多种硼矿物、30种铬矿物和15种稀有元素钴矿物。这些未知的碳矿物可能存在于地表或近地表地区，其中有近90%可能含有氧元素和氢元素，有数十种矿物可能含有钙元素和钠元素。深碳观测计划最终公布了碳矿物预测清单，给出了明确的未知碳矿物探索方向和内容。
几个世纪以来，矿物学一直是一门观察性的科学，每一种新矿物都是在偶然间被发现的。例如，稀有的钠钾云母是研究人员在分析普通黑云母的过程中被偶然发现的。随着科学技术的发展，通过大数据建模，矿物学家现在可以很好地预测未知的矿物，以及这些稀有矿物的性质和位置。
2016年，深碳天文台（由参与深碳观测计划的科学家组建）基于希斯塔德的碳矿物预测清单发起了全球碳矿物发现挑战赛，来自世界各地的一大批矿物爱好者及矿物学专家加入其中。
在挑战赛开始的第一年里，就有九种新的含碳矿物获得IMA批准。阿贝拉石（Abellaite）是第一个被发现的新矿物，它是一种含钠和铅元素的碳酸岩矿物，产自西班牙加泰罗尼亚，呈淡绿色，是喷雾状的细小针状体。可喜的是，阿贝拉石正是DCO公布的预测名单中的一种矿物。
碳矿物挑战赛一直持续到2019年，在这期间有31种碳矿物被发现。
目前，自然界中绝大多数含碳矿物都是在地表或地壳浅部被发现的。其实，在地球深部还隐藏着大量的矿物学秘密。一些我们看不见摸不着的矿物，正藏身于地幔和地核之中，形成于极端的温度和压力条件下。期待未来有更多的碳矿物被发现！
（作者单位：中国地质科学院地质研究所地球系统科学研究中心）
来源：中国自然资源报
责任编辑：胡惠雯
