本報(bào)訊（記者陳歡歡、甘曉）山東大學(xué)行星科學(xué)團(tuán)隊(duì)與中國(guó)科學(xué)院地球化學(xué)研究所、云南大學(xué)科研人員，通過分析嫦娥六號(hào)返回的月球南極-艾特肯盆地月壤樣品，首次發(fā)現(xiàn)了賦存三價(jià)鐵離子的赤鐵礦和磁赤鐵礦礦物，為月球表面存在強(qiáng)氧化性物質(zhì)提供了直接的樣品證據(jù)。這一發(fā)現(xiàn)不僅揭示了月球表面并非如長(zhǎng)期認(rèn)為的那樣“完全還原”，也為破解月球表面磁異常與大型撞擊事件的成因之謎提供了關(guān)鍵線索。相關(guān)研究成果11月15日發(fā)表于《科學(xué)進(jìn)展》。

氧化還原作用是行星形成演化過程的重要組成部分。月球表面由于沒有大氣保護(hù)且缺乏水，整體處于還原環(huán)境，幾乎不可能存在強(qiáng)氧化物。因此，月球上含鐵礦物中鐵元素的價(jià)態(tài)主要以零價(jià)和二價(jià)存在。不過，隨著對(duì)月球研究的深入，研究人員在嫦娥五號(hào)樣品中首次發(fā)現(xiàn)了二價(jià)鐵和三價(jià)鐵混合的亞微米級(jí)磁鐵礦，并在撞擊玻璃質(zhì)中發(fā)現(xiàn)三價(jià)鐵的賦存。此外，月球軌道遙感數(shù)據(jù)分析也推測(cè)在月球高緯度地區(qū)可能存在赤鐵礦。但迄今，月球表面是否廣泛存在氧化作用一直有爭(zhēng)議，缺乏直接的礦物學(xué)證據(jù)。

2024年，嫦娥六號(hào)首次從月球南極-艾特肯盆地內(nèi)部采集并帶回月壤樣品，研究團(tuán)隊(duì)在其中首次發(fā)現(xiàn)了微米級(jí)赤鐵礦，通過微區(qū)電子顯微譜學(xué)、電子能量損失譜和拉曼光譜等技術(shù)聯(lián)用，確認(rèn)了赤鐵礦顆粒的晶格結(jié)構(gòu)以及獨(dú)特的產(chǎn)狀特征，證實(shí)其為月球原生礦物而非后期污染。

中國(guó)科學(xué)院地球化學(xué)研究所特聘高級(jí)工程師李瑞告訴《中國(guó)科學(xué)報(bào)》，赤鐵礦是月球上極具代表性的強(qiáng)氧化物，它的原生存在印證了月表確實(shí)存在部分強(qiáng)氧化環(huán)境，突破了以往的認(rèn)知。

李瑞表示，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。地球由于富含水和氧氣，極易形成三價(jià)鐵的氧化物，但月球環(huán)境截然不同，其形成可能與月球歷史上的大型撞擊事件密切相關(guān)。此次發(fā)現(xiàn)樣本的南極-艾特肯盆地是太陽系中最大、最古老的撞擊盆地之一，其形成所伴隨復(fù)雜的撞擊環(huán)境，為研究月球表面氧化反應(yīng)提供了理想的天然實(shí)驗(yàn)室。

該研究提出，當(dāng)大型撞擊事件產(chǎn)生的高溫使月表物質(zhì)氣化并形成瞬時(shí)高氧逸度氣相環(huán)境時(shí)，隕硫鐵發(fā)生了脫硫反應(yīng)，鐵離子在高氧逸度環(huán)境中被氧化，并經(jīng)歷氣相沉積過程形成微米級(jí)晶質(zhì)的赤鐵礦，同時(shí)共生形成了具有磁性的磁鐵礦和磁赤鐵礦。此外，月球表面廣泛存在磁異常這一特殊的地質(zhì)特征，其成因仍未得到有效的解釋，而氧化作用與載磁礦物的形成具有密切相關(guān)性，因此該研究或可為月表磁演化過程提供關(guān)鍵證據(jù)。

相關(guān)論文信息：

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

本篇文章來源于《中國(guó)科學(xué)報(bào)》（2025-11-17）

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