月球也會“生銹”？嫦娥六號月背樣品研究成果再上新。
11月16日，國家航天局公布，我國科研團(tuán)隊(duì)近日通過分析嫦娥六號從月球背面南極-艾特肯盆地采回的樣品，首次發(fā)現(xiàn)大型撞擊事件成因的微米級赤鐵礦和磁赤鐵礦晶體，通俗地講就是“月球上的土壤和巖石也會‘生銹’”。同時確認(rèn)了月球的“鐵銹”，即原生赤鐵礦顆粒的晶格結(jié)構(gòu)以及獨(dú)特的產(chǎn)狀特征，揭示了全新的月球氧化反應(yīng)機(jī)制，為環(huán)繞南極-艾特肯盆地磁異常的撞擊成因提供了樣品實(shí)證。
“地球由于富含水和氧氣，極易形成三價鐵的氧化物，也就是人們常說的‘鐵會生銹’，但是換在月球的環(huán)境下則截然不同。”山東大學(xué)空間科學(xué)與技術(shù)學(xué)院副院長凌宗成教授說，由于月球表面沒有大氣保護(hù)且缺乏水，被科學(xué)家們認(rèn)為整體處于“還原環(huán)境”，缺少氧化作用的關(guān)鍵證據(jù)，特別是赤鐵礦等高價態(tài)鐵氧化物。
左圖是使用透射電子顯微鏡拍攝的赤鐵礦晶粒的高角度環(huán)形暗場像，右圖是使用兩種特征元素區(qū)分的鐵氧化物（氧元素，品紅色）顆粒和隕硫鐵（硫元素，青色）顆粒的接觸關(guān)系。（受訪單位供圖）
本次研究發(fā)現(xiàn)了月球也會“生銹”，且與地球上的“鐵銹”并非“一個模子刻出來的”。凌宗成介紹，雖然月球赤鐵礦的成分和地球上一樣都是三氧化二鐵，成因卻存在明顯差異，本次研究的赤鐵礦的形成可能與月球歷史上大型撞擊事件密切相關(guān)。在大型撞擊形成瞬時高氧逸度氣相環(huán)境的同時，鐵元素在高氧逸度環(huán)境中被氧化，可以使隕硫鐵等礦物發(fā)生脫硫反應(yīng)，經(jīng)氣相沉積過程形成微米級晶質(zhì)赤鐵礦顆粒。
此外，這一反應(yīng)的中間產(chǎn)物為具有磁性的磁鐵礦和磁赤鐵礦，可能是南極-艾特肯盆地邊緣磁異常的礦物載體。這一研究首次利用樣品證實(shí)了在超還原背景下月球表面存在赤鐵礦等強(qiáng)氧化性物質(zhì)，揭示了月球的氧化還原狀態(tài)以及磁異常成因。
嫦娥六號樣品中發(fā)現(xiàn)的鐵氧化物成因示意圖。（受訪單位供圖）
2024年，嫦娥六號任務(wù)成功從月球背面南極-艾特肯盆地采回樣品，為本次科學(xué)發(fā)現(xiàn)創(chuàng)造了前提。嫦娥六號著陸的南極-艾特肯盆地，是太陽系巖石質(zhì)天體上已知最大、最古老的撞擊盆地，其形成時的撞擊規(guī)模遠(yuǎn)超月球其他區(qū)域，為探索特殊地質(zhì)過程提供了獨(dú)特場景。
本次研究成果由山東大學(xué)行星科學(xué)團(tuán)隊(duì)聯(lián)合中國科學(xué)院地球化學(xué)研究所、云南大學(xué)科研人員共同完成，得到國家航天局月球樣品的支持。該成果已發(fā)表在國際學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)進(jìn)展》上，將為后續(xù)月球科學(xué)研究提供重要科學(xué)依據(jù)，深化對月球演化歷史的認(rèn)知。
