嫦娥六號月壤首現晶質赤鐵礦和磁赤鐵礦 | 科技前線

近日，中國科學院地球化學研究所聯合山東大學、云南大學，通過分析嫦娥六號返回的月球南極—艾肯（SPA）盆地月壤樣品，首次發現了大型撞擊事件成因的赤鐵礦和磁赤鐵礦晶體，為月球表面存在強氧化性物質提供了直接的樣品證據。

這一發現改變了傳統認知中月球表面處于極端還原環境的觀點，為破解月球表面磁異常與大型撞擊事件的成因提供了關鍵線索。

01

月球氧化之謎

氧化還原作用在行星形成演化過程中扮演著關鍵角色。與地球不同，月球內部的氧逸度和表面環境研究表明，月球幾乎不存在強氧化條件，整體處于還原狀態。

隨著月球研究的深入，月球軌道遙感利用可見近紅外光譜的研究推測，月球高緯度地區或廣泛存在赤鐵礦。嫦娥五號樣品研究首次發現，撞擊成因的亞微米級磁鐵礦以及在撞擊玻璃質中發現Fe3+的賦存等證據。這說明，月球表面在外部撞擊主導的改造過程中，存在局部偏氧化環境。

但是，月球是否存在強氧化礦物如赤鐵礦，缺乏直接的礦物學證據；月球表面是否廣泛存在氧化作用，以及氧化特征礦物存在較大爭議。

02

鎖定月球原生礦物

SPA盆地是太陽系中最大、最古老的撞擊盆地之一，其形成伴隨極端高溫高壓條件，為探討月球表面氧化反應提供了理想的天然實驗室。

2024年嫦娥六號任務首次從SPA盆地內部返回月壤樣品，為發現大型撞擊事件中強氧化物提供了契機。

▲嫦娥六號月壤中鐵氧化物形成過程示意圖

研究團隊在嫦娥六號月壤中首次發現了微米級赤鐵礦，通過微區電子顯微譜學、電子能量損失譜技術和拉曼光譜等技術聯用，確認了赤鐵礦顆粒的晶格結構以及獨特的產狀特征，證實其為月球原生礦物。

團隊進一步提出，赤鐵礦的形成可能與月球歷史上的大型撞擊事件相關。大型撞擊的高溫使月表物質氣化，形成瞬時高氧逸度氣相環境，導致隕硫鐵在此過程中發生了脫硫反應。鐵離子在高氧逸度環境中被氧化，經歷氣相沉積過程后，形成微米級晶質的赤鐵礦，同時共生形成了具有磁性的磁鐵礦和磁赤鐵礦。

月球表面如SPA盆地西北部，廣泛存在磁異常這一特殊的地質特征，其成因尚未得到有效解釋。

這一研究或為月表磁異常的載體和演化過程提供關鍵樣品證據。

論文鏈接：

https://doi.org/10.1126/sciadv.ady5169

來源：中國科學院地球化學研究所

責任編輯：侯茜