記者從國家航天局、山東大學、中國科學院獲悉，近日，我國科研團隊通過分析嫦娥六號采回的月背南極-艾特肯盆地月球樣品，取得月球科學研究重大突破——首次發現大型撞擊事件成因的微米級赤鐵礦（α-Fe2O3）和磁赤鐵礦（γ-Fe2O3）晶體，揭示了全新的月球氧化反應機制，為環繞南極-艾特肯盆地磁異常的撞擊成因提供了樣品實證。
圖 1左圖是使用透射電子顯微鏡（TEM）拍攝的赤鐵礦晶粒的高角度環形暗場像（HAADF），右圖是使用兩種特征元素區分的鐵氧化物（氧元素，品紅色）顆粒和隕硫鐵（硫元素，青色）顆粒的接觸關系。
圖 2 嫦娥六號任務著陸點位于月球南極-艾特肯（South Pole-Aitken，SPA）盆地東北方向的阿波羅盆地中，與SPA盆地西北部的磁異常區相鄰。本研究基于嫦娥六號樣品中鐵氧化物的發現提出了一種新的月球磁異常的撞擊成因假說。
該研究成果由山東大學行星科學團隊聯合中國科學院地球化學研究所、云南大學科研人員共同完成，得到國家航天局月球樣品（編號：CE6C0300YJFM00301）的支持，在嫦娥六號月球樣品中發現了赤鐵礦和磁赤鐵礦礦物，并聯用微區電子顯微譜學、電子能量損失譜技術、拉曼光譜技術，確認了月球原生赤鐵礦顆粒的晶格結構以及獨特的產狀特征。該成果已發表在國際綜合性期刊《Science Advances》，將為后續月球科學研究提供重要科學依據，深化對月球演化歷史的認知。
圖 3 嫦娥六號樣品中發現的鐵氧化物成因示意圖。圖中表示了月球表面物質在大尺度撞擊下氣化，產生局部的高氧逸度氣氛。高溫環境使得隕硫鐵（FeS）礦物脫硫，并在適當的溫度條件（700~1000℃）下被高氧逸度的氣氛氧化，形成了赤鐵礦（α-Fe2O3）、磁赤鐵礦（γ-Fe2O3）和磁鐵礦（Fe3O4）。
自人類登月以來，月球被認為整體還原，極度缺少氧化作用的關鍵證據，特別是赤鐵礦等高價態鐵氧化物。研究提出，赤鐵礦的形成可能與月球歷史上的大型撞擊事件密切相關。大型撞擊形成瞬時高氧逸度氣相環境的同時，鐵元素在高氧逸度環境中被氧化，使隕硫鐵發生了脫硫反應，經氣相沉積過程形成微米級晶質赤鐵礦顆粒。值得關注的是，該反應的中間產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。該研究首次利用樣品證實了在超還原背景下月球表面存在赤鐵礦等強氧化性物質，揭示了月球的氧化還原狀態以及磁異常成因。
圖 4 嫦娥六號樣品中發現的鐵氧化物成因示意圖。
嫦娥六號著陸的南極-艾特肯盆地，是太陽系巖石質天體上已知最大、最古老的撞擊盆地，其形成時的撞擊規模遠超月球其他區域，為探索特殊地質過程提供了獨特場景。2024年嫦娥六號任務成功從南極-艾特肯盆地內部采回月球樣品，為此次突破性發現創造了前提。
（圖片均為山東大學提供）
來源：人民日報客戶端
責任編輯：李頡
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