中國(guó)科研團(tuán)隊(duì)首次發(fā)現(xiàn)月球“鐵銹”
大型撞擊點(diǎn)燃“氧氣焊槍”，月球演化研究實(shí)現(xiàn)重大突破
11月16日，國(guó)家航天局公布，我國(guó)科研團(tuán)隊(duì)近日通過(guò)分析嫦娥六號(hào)從月球背面南極-艾特肯盆地采回的樣品，首次發(fā)現(xiàn)大型撞擊事件成因的微米級(jí)赤鐵礦和磁赤鐵礦晶體。這一發(fā)現(xiàn)不僅顛覆了“月球高度還原”的傳統(tǒng)認(rèn)知，更為困擾科學(xué)界數(shù)十年的月球磁異常成因提供了樣品實(shí)證，是月球演化研究中的重大突破。
赤鐵礦，俗稱(chēng)“鐵銹”，是地球上常見(jiàn)的三價(jià)鐵氧化物。但在沒(méi)有大氣保護(hù)、無(wú)液態(tài)水的月球表面環(huán)境下，其形成曾被認(rèn)為是“不可能的任務(wù)”。山東大學(xué)空間科學(xué)與技術(shù)學(xué)院副院長(zhǎng)凌宗成教授解釋道：“月球過(guò)去一直被科學(xué)界視作高度還原環(huán)境，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。但這次我們發(fā)現(xiàn)了三價(jià)鐵礦物，說(shuō)明月球局部區(qū)域曾發(fā)生強(qiáng)氧化反應(yīng)。”
本次研究發(fā)現(xiàn)了月球也會(huì)“生銹”，且與地球上的“鐵銹”并非“一個(gè)模子刻出來(lái)的”。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，研究團(tuán)隊(duì)提出，本次研究的赤鐵礦的形成與月球歷史上的大型撞擊事件密切相關(guān)。“就像在真空環(huán)境中突然點(diǎn)燃了一把‘氧氣焊槍’——撞擊瞬間的高溫高壓使月表礦物汽化，形成短暫的高氧逸度環(huán)境，使隕硫鐵等礦物發(fā)生脫硫反應(yīng)，釋放出的鐵離子被迅速氧化，最終冷凝沉積為微米級(jí)晶質(zhì)赤鐵礦和磁赤鐵礦。”凌宗成形象地比喻這一過(guò)程。
月球表面長(zhǎng)期存在的局部磁場(chǎng)異常現(xiàn)象一直是行星科學(xué)領(lǐng)域的謎題。盡管通過(guò)遙感探測(cè)早已確認(rèn)了月球表面存在磁異常區(qū)域，但其具體成因和礦物載體始終未能明確。“這一反應(yīng)的中間產(chǎn)物為具有磁性的磁赤鐵礦和磁鐵礦，極可能是南極-艾特肯盆地邊緣磁異常的礦物載體，這是首次用樣品實(shí)證為其成因提供直接線(xiàn)索。”凌宗成表示，這一發(fā)現(xiàn)不僅為理解月球磁場(chǎng)異常提供了新的視角，也為月球資源原位利用提供了新的科學(xué)依據(jù)，“但目前樣本量極小，尚需更多探測(cè)任務(wù)驗(yàn)證”。
2024年，嫦娥六號(hào)成功從月球背面南極-艾特肯盆地采回樣品，為本次科學(xué)發(fā)現(xiàn)創(chuàng)造了前提。嫦娥六號(hào)著陸的南極-艾特肯盆地，是太陽(yáng)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(guò)程提供了獨(dú)特場(chǎng)景。
此次研究由山東大學(xué)牽頭主導(dǎo)，聯(lián)合中國(guó)科學(xué)院地球化學(xué)研究所、云南大學(xué)等多家單位共同完成，得到國(guó)家航天局月球樣品的支持。“我們負(fù)責(zé)樣品物理性質(zhì)分析、光譜測(cè)試等基礎(chǔ)性工作，前期篩選了上千條數(shù)據(jù)，才鎖定光譜異常信號(hào)。”凌宗成介紹，發(fā)現(xiàn)異常后，山東大學(xué)主動(dòng)聯(lián)系合作單位，充分發(fā)揮各自在光譜分析和微區(qū)地球化學(xué)分析等方面的專(zhuān)業(yè)優(yōu)勢(shì)，經(jīng)過(guò)一年多協(xié)同攻關(guān)，最終確認(rèn)了三價(jià)鐵礦物的存在。
面對(duì)微米級(jí)別的研究樣本，研究團(tuán)隊(duì)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)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(guó)際學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)進(jìn)展》上，團(tuán)隊(duì)17位作者中，山東大學(xué)研究人員占12位，包括多名研究生、青年教師和實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員。“我們將沿用這種在實(shí)戰(zhàn)中培養(yǎng)人才的模式，進(jìn)一步加強(qiáng)行星科學(xué)學(xué)科建設(shè)，鼓勵(lì)學(xué)生參與國(guó)家深空探測(cè)任務(wù)，在重大工程中錘煉青年人的專(zhuān)業(yè)能力和創(chuàng)新精神，為我國(guó)深空探測(cè)事業(yè)培養(yǎng)更多優(yōu)秀人才。”凌宗成說(shuō)。
（大眾新聞?dòng)浾?苑文颯）