月球也会“生锈”？嫦娥六号重大突破：月背“土特产”中首次发现晶质赤铁矿

今天，国家航天局、山东大学、中国科学院联合宣布，我国科研人员通过对嫦娥六号探测器从月球背面南极-艾特肯盆地采集返回的样品进行分析研究，取得了一项重要科学发现。

该研究成果由山东大学行星科学团队联合中国科学院地球化学研究所、云南大学科研人员共同完成，得到国家航天局月球样品（IT之家注：编号 CE6C0300YJFM00301）的支持。

他们在月背“土特产”中首次发现微米级赤铁矿（α-Fe2O3）和磁赤铁矿（γ-Fe2O3）晶体，揭示了全新的月球氧化反应机制，为环绕南极-艾特肯盆地磁异常的撞击成因提供了样品实证。

▲ 图 1 左图是使用透射电子显微镜（TEM）拍摄的赤铁矿晶粒的高角度环形暗场像（HAADF），右图是使用两种特征元素区分的铁氧化物（氧元素，品红色）颗粒和陨硫铁（硫元素，青色）颗粒的接触关系。

相关成果已发表在国际综合性期刊《Science Advances》，将为后续月球科学研究提供重要科学依据，深化对月球演化历史的认知。这一发现揭示了一种新的月球氧化反应机制，并为解释环绕南极-艾特肯盆地的磁异常现象提供了直接的样品证据。

▲ 图 2 嫦娥六号任务着陆点位于月球南极-艾肯（South Pole-Aitken，SPA）盆地东北方向的阿波罗盆地中，与 SPA 盆地西北部的磁异常区相邻。本研究基于嫦娥六号样品中铁氧化物的发现提出了一种新的月球磁异常的撞击成因假说。

自人类登月以来，月球被认为整体还原，极度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。研究提出，赤铁矿的形成可能与月球历史上的大型撞击事件密切相关。大型撞击形成瞬时高氧逸度气相环境的同时，铁元素在高氧逸度环境中被氧化，使陨硫铁发生了脱硫反应，经气相沉积过程形成微米级晶质赤铁矿颗粒。值得关注的是，该反应的中间产物为具有磁性的磁铁矿和磁赤铁矿，可能是南极-艾特肯盆地边缘磁异常的矿物载体。该研究首次利用样品证实了在超还原背景下月球表面存在赤铁矿等强氧化性物质，揭示了月球的氧化还原状态以及磁异常成因。

▲ 图 3 嫦娥六号样品中发现的铁氧化物成因示意图。图中表示了月球表面物质在大尺度撞击下气化，产生局部的高氧逸度气氛。高温环境使得陨硫铁（FeS）矿物脱硫，并在适当的温度条件（700~1000℃）下被高氧逸度的气氛氧化，形成了赤铁矿、磁赤铁矿和磁铁矿。

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。2024 年嫦娥六号任务成功从南极-艾特肯盆地内部采回月球样品，为此次突破性发现创造了前提。