國(guó)家航天局聯(lián)合山東大學(xué)、中國(guó)科學(xué)院等科研團(tuán)隊(duì)，通過(guò)分析嫦娥六號(hào)從月球背面南極-艾特肯盆地帶回的月壤樣品，首次在月球樣本中檢測(cè)到微米級(jí)晶質(zhì)赤鐵礦（α-Fe?O?）與磁赤鐵礦（γ-Fe?O?）晶體。相關(guān)研究成果發(fā)表于國(guó)際期刊《Science Advances》，這一發(fā)現(xiàn)不僅改寫了人類對(duì)月球“超還原環(huán)境”的固有認(rèn)知，更為破解月球磁異常成因、重構(gòu)月球演化歷史提供了關(guān)鍵實(shí)證。

南極-艾特肯盆地作為太陽(yáng)系中已知最大、最古老的撞擊盆地，直徑超過(guò)2500公里，深度達(dá)13公里，其形成可追溯至約40億年前的一次巨型天體撞擊。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)器僅能進(jìn)行飛越探測(cè)。直至嫦娥四號(hào)實(shí)現(xiàn)月背軟著陸、嫦娥六號(hào)完成采樣返回，這一“地質(zhì)寶庫(kù)”才真正向人類敞開。2024年，嫦娥六號(hào)從盆地內(nèi)部“年輕”地質(zhì)單元采集約2公斤樣品，這些形成時(shí)間晚于盆地主體的物質(zhì)，保留了演化后期的關(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)樣品展開微觀分析時(shí)，意外發(fā)現(xiàn)了赤鐵礦與磁赤鐵礦晶體。這兩種高價(jià)鐵氧化物的存在挑戰(zhàn)了傳統(tǒng)認(rèn)知——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本中發(fā)現(xiàn)原生赤鐵礦的明確證據(jù)。研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)礦物學(xué)分析與熱力學(xué)模擬，還原了這一“極端環(huán)境下的氧化反應(yīng)”過(guò)程：大型天體撞擊產(chǎn)生的高溫高壓瞬間打破月球表面的還原平衡，撞擊體攜帶的氧化性物質(zhì)與月球巖石中的微量氧元素被激活，形成短暫但強(qiáng)氧化性的“局部空間”，促使低價(jià)鐵礦物（如隕硫鐵）脫硫氧化，最終生成磁鐵礦、磁赤鐵礦等中間產(chǎn)物，并進(jìn)一步結(jié)晶為穩(wěn)定的晶質(zhì)赤鐵礦。

盡管月球赤鐵礦與地球鐵銹的化學(xué)成分相同，但成因截然不同。地球鐵銹的形成依賴大氣中的氧氣和液態(tài)水，屬于常溫常壓下的緩慢氧化過(guò)程；而月球赤鐵礦是極端撞擊的產(chǎn)物，依賴瞬時(shí)高溫高壓創(chuàng)造的氧化條件，反應(yīng)過(guò)程僅持續(xù)數(shù)秒至數(shù)分鐘，且無(wú)需液態(tài)水參與。這一“非典型”機(jī)制解釋了為何在整體還原環(huán)境中，月球局部仍能形成高價(jià)鐵氧化物。

月球背面作為“科學(xué)探測(cè)的富礦”，其研究?jī)r(jià)值已得到進(jìn)一步驗(yàn)證。后續(xù)任務(wù)可聚焦盆地不同區(qū)域，通過(guò)多地點(diǎn)采樣構(gòu)建更完整的氧化反應(yīng)空間分布圖譜。這一研究也為火星、小行星等其他天體的氧化環(huán)境研究提供了“月球樣本”，助力人類探索太陽(yáng)系內(nèi)天體的共性與差異。