記者從國家航天局、山東大學(xué)、中國科學(xué)院獲悉，近日，我國科研團(tuán)隊(duì)通過分析嫦娥六號(hào)采回的月背南極-艾特肯盆地月球樣品，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(jí)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(jī)制，為環(huán)繞南極-艾特肯盆地磁異常的撞擊成因提供了樣品實(shí)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(huán)形暗場像（HAADF），右圖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。
圖 2 嫦娥六號(hào)任務(wù)著陸點(diǎn)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(hào)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。
該研究成果由山東大學(xué)行星科學(xué)團(tuán)隊(duì)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(hào)：CE6C0300YJFM00301）的支持，在嫦娥六號(hào)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(dú)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(duì)月球演化歷史的認(rèn)知。
圖 3 嫦娥六號(hào)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）。
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(jià)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(shí)高氧逸度氣相環(huán)境的同時(shí)，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(jí)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(shí)了在超還原背景下月球表面存在赤鐵礦等強(qiáng)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 4 嫦娥六號(hào)樣品中發(fā)現(xiàn)的鐵氧化物成因示意圖。
嫦娥六號(hào)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(shí)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(dú)特場景。2024年嫦娥六號(hào)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。
（圖片均為山東大學(xué)提供）
來源：人民日?qǐng)?bào)客戶端
責(zé)任編輯：李頡
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