中国科学院地球化学研究所李阳、曹志等研究团队首次证实亚微观磁铁矿颗粒在月球表面普遍存在,这一信息更新了我们对月球微尺度氧化环境的认识。

亚微观磁铁矿可能普遍存在于高钛区域的月球风化层中

科研人员对嫦娥五号月壤中最细小的撞击玻璃中嵌入的液滴状、圆形硫化铁颗粒进行了原位电子显微分析,证实了撞击产生的亚微观磁铁矿在月壤中普遍存在。磁铁矿的含量与该区域的钛含量密切相关。

磁铁矿是行星科学中一种重要的氧化矿物,其存在与古磁场和生命迹象有关。人们普遍认为,磁铁矿在还原的月球表面上非常罕见。

尽管穆斯堡尔光谱和电子自旋共振(ESR) 研究假设阿波罗月球土壤中普遍存在亚微观“磁铁矿状”相,但并没有相关的矿物学证据证明它们的成因和在月球上的潜在分布。

Li和Cao等的研究表明,撞击玻璃中嵌入的液滴状、圆形的硫化铁颗粒中存在大量亚微观磁铁矿颗粒,且磁铁矿的含量与玻璃中的Ti含量呈正相关。微观分析表明,该类磁铁矿是由撞击事件诱发的。

研究人员利用共析反应机制(4FeO=Fe3O4 + Fe)来解释其形成。

统计结果表明,在约200个玻璃状颗粒中,有7个液滴状的铁硫化物颗粒表面存在磁铁矿。硫化物-液滴-玻璃组合很常见但具有一定的概率,磁铁矿的形成符合与冲击玻璃中Ti含量有关的规律。

“我们认为,液滴状硫化铁颗粒中的亚微观磁铁矿为阿波罗时代发现的亚微观‘类磁铁矿’相提供了原位矿物学证据。”李阳说,“这为撞击引起的亚微观磁铁矿可能在高钛区月球风化层中普遍存在的结论提供了坚实的基础。”

该研究于9月20日发表在《科学进展》杂志上。

本研究报告的可能普遍存在的铁磁性矿物的生产也为先前研究中撞击引起月球表面磁异常的机制提供了进一步的支持。

早期月幔翻转事件携带的液态外核中的硫化物与钛铁矿在月核-幔边界的高压环境(~4.75 GPa)下发生接触,可能导致硫化物中存在溶解氧,从而形成月球深层磁铁矿。