國(guó)家航天局聯(lián)合山東大學(xué)、中國(guó)科學(xué)院等科研機(jī)構(gòu)，近日公布了一項(xiàng)關(guān)于嫦娥六號(hào)月球探測(cè)任務(wù)的重大科研成果。科研團(tuán)隊(duì)通過(guò)對(duì)2024年從月球背面南極-艾特肯盆地采集的月壤樣品進(jìn)行精細(xì)分析，首次在月球樣品中發(fā)現(xiàn)了微米級(jí)的晶質(zhì)赤鐵礦（α-Fe?O?）和磁赤鐵礦（γ-Fe?O?）晶體。這一發(fā)現(xiàn)不僅顛覆了人類對(duì)月球“超還原環(huán)境”的傳統(tǒng)認(rèn)知，也為破解月球磁異常成因和重構(gòu)月球演化歷史提供了關(guān)鍵實(shí)證。

南極-艾特肯盆地是太陽(yáng)系巖石質(zhì)天體中已知最大、最古老的撞擊盆地，直徑超過(guò)2500公里，深度達(dá)13公里，形成于約40億年前的一次巨型天體撞擊事件。由于月球始終以同一面朝向地球，月背長(zhǎng)期處于“通信盲區(qū)”，此前人類探測(cè)器僅能實(shí)現(xiàn)飛越探測(cè)。直到嫦娥四號(hào)實(shí)現(xiàn)月背軟著陸、嫦娥六號(hào)完成月背采樣返回，人類才得以打開這一“地質(zhì)寶庫(kù)”的大門。2024年，嫦娥六號(hào)任務(wù)成功將約2公斤月背樣品帶回地球，這些樣品來(lái)自盆地內(nèi)部的“年輕”地質(zhì)單元，保留了盆地演化后期的關(guān)鍵信息。

科研團(tuán)隊(duì)利用透射電子顯微鏡等高精度設(shè)備對(duì)樣品進(jìn)行微觀分析時(shí)，意外發(fā)現(xiàn)了赤鐵礦與磁赤鐵礦的晶體顆粒。這兩種礦物均屬于高價(jià)鐵氧化物，而月球表面因缺乏大氣和液態(tài)水，長(zhǎng)期被認(rèn)為處于“超還原環(huán)境”，難以形成高價(jià)態(tài)氧化物。此前，也從未在月球樣品中發(fā)現(xiàn)原生赤鐵礦的明確證據(jù)。

進(jìn)一步研究顯示，月球赤鐵礦的形成機(jī)制與地球“鐵銹”截然不同。它并非依賴水和氧氣，而是與月球歷史上的大型撞擊事件直接相關(guān)。當(dāng)大型天體撞擊月球表面時(shí)，會(huì)產(chǎn)生數(shù)千萬(wàn)攝氏度的高溫和極高壓力，瞬間將撞擊區(qū)域的巖石、礦物氣化，形成富含多種元素的“氣相環(huán)境”。這種極端撞擊會(huì)打破月球表面原有的“還原平衡”，使氣相環(huán)境的“氧逸度”大幅提升，形成短暫但強(qiáng)氧化性的“局部空間”。

月球巖石中普遍存在隕硫鐵（FeS）等低價(jià)鐵礦物，在撞擊形成的高氧逸度氣相環(huán)境中，這些礦物會(huì)發(fā)生劇烈的“脫硫氧化反應(yīng)”。首先，隕硫鐵中的鐵元素被釋放并與激活的氧結(jié)合，形成具有磁性的磁鐵礦（Fe?O?）和磁赤鐵礦（γ-Fe?O?）。隨著撞擊后環(huán)境溫度逐漸降低，部分磁赤鐵礦進(jìn)一步氧化、結(jié)晶，最終形成穩(wěn)定的晶質(zhì)赤鐵礦（α-Fe?O?）顆粒。這些顆粒粒徑僅為微米級(jí)，需通過(guò)高分辨率電子顯微鏡才能觀察到。

其次，這一發(fā)現(xiàn)重構(gòu)了月球氧化還原歷史。傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為，月球自形成以來(lái)始終處于“超還原環(huán)境”，但此次在月背樣品中發(fā)現(xiàn)赤鐵礦，證明月球表面存在“局部氧化事件”。大型撞擊可周期性地為月球創(chuàng)造氧化條件，使低價(jià)鐵礦物轉(zhuǎn)化為高價(jià)氧化物。這種“還原-氧化交替”的過(guò)程可能貫穿月球40億年的演化史，為研究月球內(nèi)部物質(zhì)循環(huán)、大氣演化提供了新視角。

盡管有人好奇“月球是否具備煉鋼條件”，但從科學(xué)角度看，這一設(shè)想仍面臨多重現(xiàn)實(shí)障礙。此次發(fā)現(xiàn)的赤鐵礦為微米級(jí)顆粒，且分散在月壤中，含量極低，不具備工業(yè)開采價(jià)值。煉鋼需要持續(xù)的高溫、還原劑和穩(wěn)定的氧氣供應(yīng)，而月球表面缺乏這些基礎(chǔ)條件。即使人工創(chuàng)造環(huán)境，其成本也遠(yuǎn)超地球煉鋼。不過(guò)，這一發(fā)現(xiàn)仍具有潛在應(yīng)用價(jià)值：未來(lái)若在月球建立基地，赤鐵礦可作為“天然氧源”——通過(guò)高溫分解獲取氧氣，為深空探測(cè)提供資源支持。