地大新聞網(wǎng)訊 (通訊員 余淳梅)日前，我校地學(xué)院行星研究團(tuán)隊(duì)聯(lián)合中國(guó)科學(xué)院地球化學(xué)研究所，對(duì)嫦娥五號(hào)月球土壤中鑲嵌在撞擊玻璃中的液滴狀圓形硫化鐵顆粒進(jìn)行了原位微區(qū)分析研究工作，證實(shí)了撞擊引起的亞微米級(jí)磁鐵礦在月球風(fēng)化層中普遍存在，其含量與該區(qū)域內(nèi)的二氧化鈦含量密切相關(guān)。上述成果發(fā)表在《科學(xué)》雜志（Science）旗下期刊《科學(xué)進(jìn)展》（Science Advances）上。論文第一作者我校地球科學(xué)學(xué)院曹治碩士和北京大學(xué)郭壯博士后，通訊作者為中國(guó)科學(xué)院地球化學(xué)研究所李陽(yáng)研究員和我校地球科學(xué)學(xué)院何琦博士。
磁鐵礦是行星科學(xué)中一種重要的氧化礦物，涉及古磁場(chǎng)和生命指標(biāo)等關(guān)鍵問(wèn)題，它通常在還原性月球表面被認(rèn)為是罕見(jiàn)的。雖然穆斯堡爾譜和電子自旋共振研究假設(shè)阿波羅月球土壤中普遍存在亞微米級(jí)的“類(lèi)磁鐵礦”相，但沒(méi)有相關(guān)的礦物學(xué)證據(jù)證明它們?cè)谠虑蛏系钠鹪春蜐撛诜植?。先前的研究已?jīng)提出了月球上磁鐵礦產(chǎn)生的幾種機(jī)制，包括月球內(nèi)部氧化條件驅(qū)動(dòng)和外源物質(zhì)的直接輸入，這為月球特有的局部高氧逸度環(huán)境提供了解釋。最近的分析揭示了嫦娥五號(hào)月球土壤中正三價(jià)鐵離子和磁鐵礦的撞擊成因，這意味著在隕石持續(xù)轟擊的條件下，月球表面可能普遍存在鐵的氧化態(tài)。然而，需要強(qiáng)調(diào)的是，由各種形成機(jī)制產(chǎn)生的單個(gè)磁鐵礦顆粒的存在是偶然的和獨(dú)立的，很難擴(kuò)展到全球月球表面。月球表面磁鐵礦的形成機(jī)制仍需充分探討。
該工作的研究結(jié)果表明，嵌埋在撞擊玻璃表面的液滴狀、圓形的硫化鐵顆粒中存在大量亞微米級(jí)的磁鐵礦顆粒，且磁鐵礦的含量與玻璃中的鈦含量呈正相關(guān)(圖1)。微區(qū)分析表明，這種類(lèi)型的磁鐵礦是由沖擊事件誘導(dǎo)形成的，利用共析反應(yīng)機(jī)制來(lái)解釋其形成。此外，統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，在約200個(gè)撞擊玻璃的表面發(fā)現(xiàn)了7個(gè)富含磁鐵礦的液滴狀硫化鐵顆粒。玻璃上硫化物—液滴組合是常見(jiàn)的，但磁鐵礦的出現(xiàn)存在一定的概率，且其形成符合所強(qiáng)調(diào)的與撞擊玻璃中鈦含量有關(guān)的規(guī)律。該結(jié)果豐富了我們研究的可靠性，我們認(rèn)為硫化鐵液滴與富鈦玻璃熔體之間的撞擊事件是月球表面亞微米級(jí)磁鐵礦形成的關(guān)鍵條件。研究認(rèn)為，液滴狀硫化鐵顆粒中的亞微米級(jí)磁鐵礦的發(fā)現(xiàn)為阿波羅時(shí)代測(cè)得的亞微米級(jí)“類(lèi)磁鐵礦”相的存在提供了原位礦物學(xué)證據(jù)，為撞擊誘發(fā)的亞微米級(jí)磁鐵礦可能普遍存在于月球高鈦區(qū)域風(fēng)化層的結(jié)論提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
圖1 嵌入嫦娥五號(hào)玻璃中液滴狀的圓形硫化鐵顆粒
這一結(jié)果首次證實(shí)了亞微米級(jí)磁鐵礦顆粒在整個(gè)月球表面普遍存在，并更新了對(duì)月球微觀(guān)氧化環(huán)境的理解和認(rèn)識(shí)。
以往的研究已經(jīng)證實(shí)，月球表面的磁異常分布可能與大型撞擊的噴出物有關(guān);本研究中報(bào)道的可能普遍存在的鐵磁性礦物為月球表面磁異常的撞擊誘發(fā)機(jī)制提供了進(jìn)一步的支持。更重要的是，早期月幔翻覆事件攜帶的鈦鐵礦和液態(tài)外核硫化物在月核—幔邊界高壓環(huán)境下相互接觸，可能導(dǎo)致硫化物中溶解氧的存在和月球深部磁鐵礦的形成。（編輯 孫彥欽 審稿 陳華文）
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