法治日報全媒體記者 廉穎婷 通訊員 蔡金曼 呂曉燁

近日，我國科研團隊通過分析嫦娥六號采回的月背南極-艾特艾肯盆地月球樣品，取得月球科學(xué)研究重大突破——首次發(fā)現(xiàn)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(yīng)機制，為環(huán)繞南極-艾肯盆地磁異常的撞擊成因提供了樣品實證。

圖左是使用透射電子顯微鏡（TEM）拍攝的赤鐵礦晶粒的高角度環(huán)形暗場像（HAADF），圖右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。

該研究成果由山東大學(xué)行星科學(xué)團隊聯(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（編號：CE6C0300YJFM00301）的支持，在嫦娥六號月球樣品中發(fā)現(xiàn)了赤鐵礦和磁赤鐵礦礦物，并聯(lián)用微區(qū)電子顯微譜學(xué)、電子能量損失譜技術(shù)、拉曼光譜技術(shù)，確認(rèn)了月球原生赤鐵礦顆粒的晶格結(jié)構(gòu)以及獨特的產(chǎn)狀特征。該成果已發(fā)表在國際綜合性期刊《Science Advances》，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。

圖為嫦娥六號任務(wù)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(qū)相鄰。本研究基于嫦娥六號樣品中鐵氧化物的發(fā)現(xiàn)提出了一種新的月球磁異常的撞擊成因假說。

自人類登月以來，月球被認(rèn)為整體還原，極度缺少氧化作用的關(guān)鍵證據(jù)，特別是赤鐵礦等高價態(tài)鐵氧化物。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(guān)。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，使隕硫鐵發(fā)生了脫硫反應(yīng)，經(jīng)氣相沉積過程形成微米級晶質(zhì)赤鐵礦顆粒。值得關(guān)注的是，該反應(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。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(zhì)，揭示了月球的氧化還原狀態(tài)以及磁異常成因。

圖為嫦娥六號樣品中發(fā)現(xiàn)的鐵氧化物成因示意圖。圖中表示了月球表面物質(zhì)在大尺度撞擊下氣化，產(chǎn)生局部的高氧逸度氣氛。高溫環(huán)境使得隕硫鐵（FeS）礦物脫硫，并在適當(dāng)?shù)臏囟葪l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）。

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)過程提供了獨特場景。2024年嫦娥六號任務(wù)成功從南極-艾特肯盆地內(nèi)部采回月球樣品，為此次突破性發(fā)現(xiàn)創(chuàng)造了前提。

圖為嫦娥六號樣品中發(fā)現(xiàn)的鐵氧化物成因示意圖。

（山東大學(xué)供圖）