月球也会“生锈”?嫦娥六号月背样品研究成果再上新。

11月16日,国家航天局公布,我国科研团队近日通过分析嫦娥六号从月球背面南极-艾特肯盆地采回的样品,首次发现大型撞击事件成因的微米级赤铁矿和磁赤铁矿晶体,通俗地讲就是“月球上的土壤和岩石也会‘生锈’”。同时确认了月球的“铁锈”,即原生赤铁矿颗粒的晶格结构以及独特的产状特征,揭示了全新的月球氧化反应机制,为环绕南极-艾特肯盆地磁异常的撞击成因提供了样品实证。

“地球由于富含水和氧气,极易形成三价铁的氧化物,也就是人们常说的‘铁会生锈’,但是换在月球的环境下则截然不同。”山东大学空间科学与技术学院副院长凌宗成教授说,由于月球表面没有大气保护且缺乏水,被科学家们认为整体处于“还原环境”,缺少氧化作用的关键证据,特别是赤铁矿等高价态铁氧化物。

左图是使用透射电子显微镜拍摄的赤铁矿晶粒的高角度环形暗场像,右图是使用两种特征元素区分的铁氧化物(氧元素,品红色)颗粒和陨硫铁(硫元素,青色)颗粒的接触关系。(受访单位供图)

本次研究发现了月球也会“生锈”,且与地球上的“铁锈”并非“一个模子刻出来的”。凌宗成介绍,虽然月球赤铁矿的成分和地球上一样都是三氧化二铁,成因却存在明显差异,本次研究的赤铁矿的形成可能与月球历史上大型撞击事件密切相关。在大型撞击形成瞬时高氧逸度气相环境的同时,铁元素在高氧逸度环境中被氧化,可以使陨硫铁等矿物发生脱硫反应,经气相沉积过程形成微米级晶质赤铁矿颗粒。

此外,这一反应的中间产物为具有磁性的磁铁矿和磁赤铁矿,可能是南极-艾特肯盆地边缘磁异常的矿物载体。这一研究首次利用样品证实了在超还原背景下月球表面存在赤铁矿等强氧化性物质,揭示了月球的氧化还原状态以及磁异常成因。

嫦娥六号样品中发现的铁氧化物成因示意图。(受访单位供图)

2024年,嫦娥六号任务成功从月球背面南极-艾特肯盆地采回样品,为本次科学发现创造了前提。嫦娥六号着陆的南极-艾特肯盆地,是太阳系岩石质天体上已知最大、最古老的撞击盆地,其形成时的撞击规模远超月球其他区域,为探索特殊地质过程提供了独特场景。

本次研究成果由山东大学行星科学团队联合中国科学院地球化学研究所、云南大学科研人员共同完成,得到国家航天局月球样品的支持。该成果已发表在国际学术期刊《科学进展》上,将为后续月球科学研究提供重要科学依据,深化对月球演化历史的认知。