摘要：彗星、小行星、宇宙尘持续向月球等无大气天体表面输送外源碳，但学界对这些天体表面外源碳的认识仍较为匮乏。近期，中国科学院地球化学研究所唐红研究员团队联合中国科学院地质与地球物理研究所郝佳龙正高级工程师，利用多种微区分析技术，对嫦娥六号月壤中的一颗富碳尘埃颗粒（CE6-CDP）开展详细分析，深化了对无大气天体表面外源碳赋存形式与演变过程的认识。
扫描电镜显示，CE6-CDP长约9μm、宽约3μm，附着在以钛铁矿和辉石为主的月壤岩屑表面，且CE6-CDP周边可见多个微陨石坑与撞击溅射熔体。CE6-CDP呈多孔葡萄状团聚结构，形貌与碳质多孔行星际尘埃颗粒（CPIDP）高度相似，但不含硅酸盐等共生组分，与典型 CPIDP 的物质组成存在明显差异（见图1）。
图1.嫦娥六号月壤岩屑表面的富碳尘埃颗粒（CE6-CDP）
透射电镜能谱分析表明，CE6-CDP 截面几乎全部由含碳物质构成，同样缺失硅酸盐组分。CE6-CDP截面右侧存在碳异常富集区；高分辨图像显示，碳异常富集区具有缠绕同心状结构，测得晶格条纹间距与石墨化碳接近。电子能量损失谱也检测到石墨化碳的特征峰信号。此外，CE6-CDP下部边缘存在元素组成与钛铁矿一致的非晶质铁钛氧化物，可能为钛铁矿的撞击熔融产物（图2）。
图2. CE6-CDP的微观结构和化学成分
纳米离子探针结果显示，CE6-CDP截面内富C、N，整体贫O；截面右侧的C、N呈解耦分布，即石墨化碳区域的氮显著亏损。碳同位素测试显示CE6-CDP整体δ13C值为−25.92 ±3.62‰，内部石墨化碳δ13C约−27.31‰，二者同位素组成相近，指示可能具有共同的物质来源（图3）。此外，纳米红外光谱还检出N–H、C=N等化学键，保留类有机信号。本研究中，纳米离子探针获取的C、N、O元素，δ13C同位素以及纳米红外光谱，均可与制样过程中可能引入的碳污染区分，说明地球碳污染对分析结果的影响很小。
图3. CE6-CDP的元素与同位素分布特征
综合以上特征，本研究提出：CE6-CDP可能并非直接高速撞向月表的尘埃，而可能是更大型的富碳物质撞击月球时溅射抛出的碎屑。高速撞击引起的非均一冲击变质作用，使原始类有机碳质物质发生部分石墨化，并造成氮元素在显微尺度出现空间分异。CE6-CDP指示外源碳可在月表以多种形式保存，并可能是轨道观测碳信号的来源之一；该结果同时支持外源碳可能对水星等无大气天体表面的暗化现象存在潜在贡献（图4）。
图4. CE6‑CDP可能的形成过程示意图
该研究成果近期发表在国际学术期刊National Science Review，论文第一作者为中国科学院地球化学研究所博士后张天，通讯作者为中国科学院地球化学研究所唐红研究员和中国科学院地质与地球物理研究所郝佳龙正高级工程师。
感谢中国国家航天局提供的月球样品：No. CE6C0300YJFM001。感谢下列基金项目的支持：国家自然科学基金项目，编号：42241104；中国科学院青年创新促进会，编号Y2022099；中国科学院地球化学研究所科学技术创新与发展基金，编号2024-1。感谢中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所提供的透射电镜分析支持，感谢中国科学院上海硅酸盐研究所提供的电子能量损失谱分析支持。
论文链接：Zhang Tian, Tang Hong*, Li Xiong yao, Hao Jialong*, Mo Bing, Wen Yuanyun, Yin Futing, Wan Liming, Zhou Chuanjiao, Yu Wen, Long Haiyan, and Liu Jianzhong (2026). Graphitization of nitrogen-bearing organic-like carbonaceous material in a dust particle from Chang’e-6 lunar samples. National Science Review, nwag573.https://doi.org/10.1093/nsr/nwag573
（月球中心 张天/供稿）