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中国科研团队首次发现月球“铁锈”
大型撞击点燃“氧气焊枪”，月球演化研究实现重大突破
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。这一发现不仅颠覆了“月球高度还原”的传统认知，更为困扰科学界数十年的月球磁异常成因提供了样品实证，是月球演化研究中的重大突破。
赤铁矿，俗称“铁锈”，是地球上常见的三价铁氧化物。但在没有大气保护、无液态水的月球表面环境下，其形成曾被认为是“不可能的任务”。山东大学空间科学与技术学院副院长凌宗成教授解释道：“月球过去一直被科学界视作高度还原环境，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。但这次我们发现了三价铁矿物，说明月球局部区域曾发生强氧化反应。”
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”。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，研究团队提出，本次研究的赤铁矿的形成与月球历史上的大型撞击事件密切相关。“就像在真空环境中突然点燃了一把‘氧气焊枪’——撞击瞬间的高温高压使月表矿物汽化，形成短暂的高氧逸度环境，使陨硫铁等矿物发生脱硫反应，释放出的铁离子被迅速氧化，最终冷凝沉积为微米级晶质赤铁矿和磁赤铁矿。”凌宗成形象地比喻这一过程。
月球表面长期存在的局部磁场异常现象一直是行星科学领域的谜题。尽管通过遥感探测早已确认了月球表面存在磁异常区域，但其具体成因和矿物载体始终未能明确。“这一反应的中间产物为具有磁性的磁赤铁矿和磁铁矿，极可能是南极-艾特肯盆地边缘磁异常的矿物载体，这是首次用样品实证为其成因提供直接线索。”凌宗成表示，这一发现不仅为理解月球磁场异常提供了新的视角，也为月球资源原位利用提供了新的科学依据，“但目前样本量极小，尚需更多探测任务验证”。
2024年，嫦娥六号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。
此次研究由山东大学牵头主导，联合中国科学院地球化学研究所、云南大学等多家单位共同完成，得到国家航天局月球样品的支持。“我们负责样品物理性质分析、光谱测试等基础性工作，前期筛选了上千条数据，才锁定光谱异常信号。”凌宗成介绍，发现异常后，山东大学主动联系合作单位，充分发挥各自在光谱分析和微区地球化学分析等方面的专业优势，经过一年多协同攻关，最终确认了三价铁矿物的存在。
面对微米级别的研究样本，研究团队联用微区电子显微谱学、电子能量损失谱技术、拉曼光谱技术，确认月球原生赤铁矿颗粒的晶格结构以及独特的产状特征。该成果已发表在国际学术期刊《科学进展》上，团队17位作者中，山东大学研究人员占12位，包括多名研究生、青年教师和实验技术人员。“我们将沿用这种在实战中培养人才的模式，进一步加强行星科学学科建设，鼓励学生参与国家深空探测任务，在重大工程中锤炼青年人的专业能力和创新精神，为我国深空探测事业培养更多优秀人才。”凌宗成说。（苑文飒）
