近日，中國科學(xué)院地球化學(xué)研究所聯(lián)合山東大學(xué)、云南大學(xué)，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(fā)現(xiàn)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(zhì)提供了直接的樣品證據(jù)。

這一發(fā)現(xiàn)改變了傳統(tǒng)認(rèn)知中月球表面處于極端還原環(huán)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(guān)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(guān)鍵角色。與地球不同，月球內(nèi)部的氧逸度和表面環(huán)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(tài)。

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(qū)或廣泛存在赤鐵礦。嫦娥五號樣品研究首次發(fā)現(xiàn)，撞擊成因的亞微米級磁鐵礦以及在撞擊玻璃質(zhì)中發(fā)現(xiàn)Fe3+的賦存等證據(jù)。這說明，月球表面在外部撞擊主導(dǎo)的改造過程中，存在局部偏氧化環(huán)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(xué)證據(jù)；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(yīng)提供了理想的天然實驗室。

2024年嫦娥六號任務(wù)首次從SPA盆地內(nèi)部返回月壤樣品，為發(fā)現(xiàn)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(fā)現(xiàn)了微米級赤鐵礦，通過微區(qū)電子顯微譜學(xué)、電子能量損失譜技術(shù)和拉曼光譜等技術(shù)聯(lián)用，確認(rèn)了赤鐵礦顆粒的晶格結(jié)構(gòu)以及獨特的產(chǎn)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(guān)。大型撞擊的高溫使月表物質(zhì)氣化，形成瞬時高氧逸度氣相環(huán)境，導(dǎo)致隕硫鐵在此過程中發(fā)生了脫硫反應(yīng)。鐵離子在高氧逸度環(huán)境中被氧化，經(jīng)歷氣相沉積過程后，形成微米級晶質(zhì)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(zhì)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(guān)鍵樣品證據(jù)。

論文鏈接：

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

來源：中國科學(xué)院地球化學(xué)研究所

責(zé)任編輯：侯茜