嫦娥五号的月球样品凝结玻璃中，微陨石撞击致纳米零价铁和三价铁的成因示意图。研究团队供图

本报讯（记者朱汉斌 通讯员邓土连）中国科学院广州地球化学研究所徐义刚院士和何宏平研究员领衔的多学科交叉联合攻关团队通过对嫦娥五号的月球样品进行研究，揭示了月表普遍存在并不断累积三价铁（Fe³⁺）。1月9日，相关论文在线发表于《自然-天文学》。

在阿波罗时代，科学家通过对返回的月球样品研究发现，月球样品中的铁元素主要以还原性的Fe²⁺和Fe⁰两种状态存在，仅含有极少量氧化性的Fe³⁺。传统认知将月表Fe³⁺主要归因于外部因素对月球原生还原性物质的氧化。然而，Fe³⁺在极度还原的月球表面如何赋存、形成及演化仍无定论。

针对这一问题，团队利用嫦娥五号的月球样品展开了研究。团队选择了月壤中由微陨石撞击作用形成且普遍存在的凝结玻璃为研究对象，发现嫦娥五号的月球样品凝结玻璃中含有大量由歧化反应而产生的Fe³⁺。这一发现革新了学界对月球Fe³⁺赋存形态、含量及成因的认识。

“这一歧化反应可能发生在微陨石撞击形成的高温高压阶段，也可能发生在冲击熔融冷却阶段。”何宏平表示，月表普遍存在的凝结玻璃中大量三价铁的发现，预示着月球表面存在比人们以往认识更多的Fe³⁺，且Fe³⁺含量会随着微陨石撞击作用的持续进行而不断累积。

“如此高含量的三价铁并不意味着月表环境是氧化的，因为本次研究发现产生三价铁的歧化反应并不产生额外的氧，也不会消耗体系中的电子，仅仅是将电子进行了重新分配。”徐义刚补充道，“这一反应过程的发现对于理解无大气天体表面环境铁元素的价态演化有极为重要的意义。”

相关论文信息：

https://doi.org/10.1038/s41550-022-01855-0