中国科学院地球化学研究所近期的研究结果证实了月球高钛区域风化层中可能普遍存在亚微米级磁铁矿。相关成果近日已发表在国际科技期刊《科学进展》上。
磁铁矿是行星科学中一种重要的氧化矿物，涉及古磁场和生命指标等关键问题。它通常在还原性月球表面被认为是罕见的。虽然穆斯堡尔谱和电子自旋共振研究结果提出了阿波罗月球土壤中普遍存在亚微观的“类磁铁矿”相的假说，但至今没有相关的矿物学证据证明它们在月球上的起源和潜在分布。此外，月球遥感探测的结果认为月球高纬度地区广泛存在被地球风氧化的三价铁及其载体矿物；嫦娥五号的研究结果也揭示了月壤中撞击诱导形成的局部微尺度氧化环境，但这都是偶发且独立存在的，无法将形成机制拓展到全月表范围内讨论。因此，月球表面经历的是否还是完全的还原过程，以磁铁矿为代表的氧化环境是否普遍存在以及磁铁矿是否与月球表面磁异常的成因有关的相关讨论一直是学术界关注的焦点。
图1. 嵌入嫦娥五号不同钛含量玻璃中的液滴状圆形硫化铁颗粒
中国科学院地球化学研究所李阳研究团队对嫦娥五号月壤中硫化铁颗粒的微观特征展开了全面的分析工作，发现了赋存于硫化铁颗粒内部大量的亚微米级磁铁矿。细致的原位微区工作揭示了该类磁铁矿颗粒的撞击诱导成因，以及与硫化铁颗粒所嵌入的玻璃含钛量之间的正相关关系。统计分析结果在约200个撞击玻璃的表面发现了7个富集磁铁矿的液滴状硫化铁颗粒，该现象是普遍的但存在一定的概率，且其形成环境符合所强调的撞击过程及钛含量富集的规律。我们认为，这种赋存于硫化铁颗粒中的磁铁矿提供了在阿波罗时期发现的亚微米级“类磁铁矿”相的原位矿物学证据，表明撞击诱发的亚微米级磁铁矿可能在月球的高钛区域普遍存在。该成果首次证实了亚微米级磁铁矿颗粒在全月表范围内普遍存在，更新了对月球微尺度氧化环境的认知，这些撞击诱导的磁铁矿颗粒可能对于了解月球磁异常和月球深部的矿物成分至关重要。
研究工作得到国家航天局嫦娥五号月球样品的支持以及中国科学院战略重点研究计划、国家自然科学基金、中国科学院地球化学研究所“从0到1”原创探索培育和国防科工局民用航天技术预先研究等项目的资助。
（月球中心 李阳团队/供稿）