嫦五月壤研究獲新成果

    首次發現歧化反應成因納米級單質金屬鐵

    【中新社貴陽三日電】中國科學院地球化學研究所二日晚對外公佈，該所通過與昆明理工大學的聯合研究團隊對嫦娥五號表取月壤粉末中的鐵橄欖石顆粒開展深入與細緻的分析工作，首次在月壤中證明了歧化反應成因納米級單質金屬鐵的存在。歧化反應成因納米級單質金屬鐵的發現與證實，革新了數十年來學術界對月壤中單質金屬鐵形成機制的既有認知。這一成果一日在國際學術期刊《自然 · 天文》上發表。

    新成因機制證據

    中國科學院地球化學研究所研究團隊近年來對納米級單質金屬鐵的形成機制開展了持續性的研究工作，先後通過地面模擬實驗以及隕石研究等技術手段，分別驗證和證實了單質金屬鐵的汽化沉積、輝石原位分解以及歧化反應等多種成因機制。

    據介紹，此前阿波羅等月壤樣品的研究結果認為，月壤中的納米級單質金屬鐵主要形成於隕石、微隕石轟擊引起的汽化沉積作用或者太陽風主要組分氫離子注入引起的還原作用。前者得到了大量月壤樣品分析以及模擬實驗結果的驗證從而被學術界廣泛認同，而後者迄今為止尚缺少充足的直接證據並缺少機理解釋。

    嫦娥五號月壤是四十四年以來人類再一次獲得來自月球的返回樣品，並與阿波羅等月壤存在採樣區位置、礦物組成以及演化歷史等方面的差異，因此有可能為研究納米級單質金屬鐵的成因機制提供新的證據。鐵橄欖石是嫦娥五號月壤的主要含鐵礦物之一，同時也少見於阿波羅等月壤之中，因此被選擇為重點研究對象。

    研究團隊首先在部分鐵橄欖石顆粒表面非晶層中發現了原位熱分解成因的單質金屬鐵，為嫦娥五號月壤中存在新的成因機制的納米金屬鐵提供了直接證據，相關研究結果已於今年二月發表於《地球物理研究通訊》期刊上。隨着工作的持續深入，研究團隊在一顆鐵橄欖石顆粒的表面發現分佈有亞微米級尺度的微型撞擊坑，同時表面熔融濺射物較少，保存了較好的撞擊改造的特徵。

    具廣泛參考意義

    研究團隊通過綜合月表極端環境、撞擊體殘留物以及撞擊坑底部熔融層中的特點判斷鐵元素的反應過程為：來自於斜長岩的撞擊濺射物在撞擊鐵橄欖石的過程中，形成了多個二次微撞擊坑，撞擊過程的高溫與高壓引發了鐵橄欖石發生熔融，同時其中的二價鐵離子發生歧化反應形成單質鐵與三價鐵離子，其中單質鐵則形核為納米相鐵。

    同時，此次理論計算的結果表明該二次撞擊坑的形成速度低於三公里／秒，由於低速撞擊作用廣泛存在於太陽系之中，因此這對於研究月球特別是兩極永久陰影區、小行星以及外太陽系固態天體表壤中單質金屬鐵的形成機制具有廣泛的參考與借鑒意義。