我校科研团队证实：月球高钛区域风化层中可能普遍存在亚微米级磁铁矿

地大新闻网讯 (通讯员 余淳梅)日前，我校地学院行星研究团队联合中国科学院地球化学研究所，对嫦娥五号月球土壤中镶嵌在撞击玻璃中的液滴状圆形硫化铁颗粒进行了原位微区分析研究工作，证实了撞击引起的亚微米级磁铁矿在月球风化层中普遍存在，其含量与该区域内的二氧化钛含量密切相关。上述成果发表在《科学》杂志（Science）旗下期刊《科学进展》（Science Advances）上。论文第一作者我校地球科学学院曹治硕士和北京大学郭壮博士后，通讯作者为中国科学院地球化学研究所李阳研究员和我校地球科学学院何琦博士。

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假设阿波罗月球土壤中普遍存在亚微米级的“类磁铁矿”相，但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。先前的研究已经提出了月球上磁铁矿产生的几种机制，包括月球内部氧化条件驱动和外源物质的直接输入，这为月球特有的局部高氧逸度环境提供了解释。最近的分析揭示了嫦娥五号月球土壤中正三价铁离子和磁铁矿的撞击成因，这意味着在陨石持续轰击的条件下，月球表面可能普遍存在铁的氧化态。然而，需要强调的是，由各种形成机制产生的单个磁铁矿颗粒的存在是偶然的和独立的，很难扩展到全球月球表面。月球表面磁铁矿的形成机制仍需充分探讨。

该工作的研究结果表明，嵌埋在撞击玻璃表面的液滴状、圆形的硫化铁颗粒中存在大量亚微米级的磁铁矿颗粒，且磁铁矿的含量与玻璃中的钛含量呈正相关(图1)。微区分析表明，这种类型的磁铁矿是由冲击事件诱导形成的，利用共析反应机制来解释其形成。此外，统计结果表明，在约200个撞击玻璃的表面发现了7个富含磁铁矿的液滴状硫化铁颗粒。玻璃上硫化物—液滴组合是常见的，但磁铁矿的出现存在一定的概率，且其形成符合所强调的与撞击玻璃中钛含量有关的规律。该结果丰富了我们研究的可靠性，我们认为硫化铁液滴与富钛玻璃熔体之间的撞击事件是月球表面亚微米级磁铁矿形成的关键条件。研究认为，液滴状硫化铁颗粒中的亚微米级磁铁矿的发现为阿波罗时代测得的亚微米级“类磁铁矿”相的存在提供了原位矿物学证据，为撞击诱发的亚微米级磁铁矿可能普遍存在于月球高钛区域风化层的结论提供了坚实的基础。

图1 嵌入嫦娥五号玻璃中液滴状的圆形硫化铁颗粒

这一结果首次证实了亚微米级磁铁矿颗粒在整个月球表面普遍存在，并更新了对月球微观氧化环境的理解和认识。

以往的研究已经证实，月球表面的磁异常分布可能与大型撞击的喷出物有关;本研究中报道的可能普遍存在的铁磁性矿物为月球表面磁异常的撞击诱发机制提供了进一步的支持。更重要的是，早期月幔翻覆事件携带的钛铁矿和液态外核硫化物在月核—幔边界高压环境下相互接触，可能导致硫化物中溶解氧的存在和月球深部磁铁矿的形成。（编辑 孙彦钦 审稿 陈华文）