嫦娥五號發(fā)現(xiàn)撞擊成因磁鐵礦：月球磁記錄再添關(guān)鍵載體揭示月球磁場新線索

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2025-11-15 15:03:22 微生物演化

磁鐵礦是地球上主要的古地磁記錄礦物，但在月球上，磁場被認(rèn)為主要由金屬鐵和鐵鎳合金主導(dǎo)，磁鐵礦稀少且通常存在于鈦鐵礦中，尺寸為亞微米級。研究團(tuán)隊在嫦娥五號月壤角礫巖的鎳黃鐵礦-鈦鐵礦組合中識別出納米至微米級的磁鐵礦。這些磁鐵礦出現(xiàn)在鎳黃鐵礦內(nèi)部及表面，局部包裹鎳黃鐵礦納米內(nèi)含物，表明其形成路徑與鈦鐵礦宿主中的情況不同。

嫦娥五號發(fā)現(xiàn)撞擊成因磁鐵礦：月球磁記錄再添關(guān)鍵載體

礦物學(xué)特征和成分分析顯示，磁鐵礦由撞擊產(chǎn)生的鐵-鎳-硫-氧熔體依次結(jié)晶形成：首先在鈦鐵礦邊緣快速生長出鎳黃鐵礦，隨后磁鐵礦在硫化物-硅酸鹽界面成核。月球低氧逸度穩(wěn)定了富Fe2?的磁鐵礦，這與地球上的類似物不同。高結(jié)晶度和單疇至單渦旋態(tài)表明這些顆粒具有強(qiáng)剩磁穩(wěn)定性，使其成為同期月球磁場的可靠記錄者。這些結(jié)果擴(kuò)展了已知的月球磁性載體種類，并證明了在月球氧化還原條件下由撞擊驅(qū)動的磁鐵礦形成，有助于利用磁鐵礦來完善月球磁歷史的研究。

嫦娥五號發(fā)現(xiàn)撞擊成因磁鐵礦：月球磁記錄再添關(guān)鍵載體揭示月球磁場新線索

行星物質(zhì)中的鐵磁性礦物保存了行星磁場起源、演化和強(qiáng)度的獨特檔案。磁鐵礦(Fe?O?)是一種混合價態(tài)的Fe2?-Fe3?氧化物，在地球上發(fā)揮著關(guān)鍵作用，其礦物學(xué)和磁學(xué)特征為重建古地磁場、環(huán)境和氣候變化提供了基礎(chǔ)。然而，月球表面無大氣、無水，且顯著還原，其地幔氧逸度比鐵-方鐵礦(IW)緩沖線低數(shù)個對數(shù)單位，這種條件通常不利于生成和保存含F(xiàn)e3?的相。盡管如此，自阿波羅時代以來，通過整體巖石磁性、電子自旋共振和穆斯堡爾分析已積累了間接的月球磁鐵礦證據(jù)。亞微米級磁鐵礦首次在阿波羅16號月壤角礫巖60016中被明確鑒定，并在近期的嫦娥五號(CE5)和嫦娥六號(CE)月壤及玻璃中被發(fā)現(xiàn)。

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盡管取得了這些進(jìn)展，月球磁鐵礦的物理、化學(xué)和磁學(xué)特性仍缺乏約束。其形成機(jī)制，包括金屬鐵的氧化、揮發(fā)物存在下鈦鐵礦的脫硫，或富FeO金屬的共晶結(jié)晶，仍存在爭議。本文記錄了在CE5月壤角礫巖樣品CE5-023_P13中存在于鎳黃鐵礦-鈦鐵礦組合內(nèi)的納米至微米級磁鐵礦晶體。通過相關(guān)原子尺度結(jié)構(gòu)、化學(xué)和磁學(xué)分析，闡明了這些顆粒的納米結(jié)構(gòu)、成分和磁疇狀態(tài)。這些發(fā)現(xiàn)擴(kuò)展了已知的月球磁性載體清單，為撞擊熔融過程、月球氧化還原條件和剩磁保存提供了額外見解，為月球磁歷史和近表面環(huán)境演化提供了新視角。

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