讓許多行星科學(xué)家吃驚的是，月球高緯度地區(qū)發(fā)現(xiàn)了鐵氧化礦物——赤鐵礦。

據(jù)Science Daily網(wǎng)站報(bào)道，鐵與氧高度反應(yīng)，形成地球上常見(jiàn)的紅色銹。然而，月球表面和內(nèi)部實(shí)際上是缺乏氧氣的，所以原始的金屬鐵在月球上普遍存在，而高氧化鐵還沒(méi)有在阿波羅任務(wù)返回的樣品中得到確認(rèn)。

此外，太陽(yáng)風(fēng)中的氫會(huì)撞擊月球表面，這與氧化作用相反。因此，在月球上發(fā)現(xiàn)高氧化的含鐵礦物，如赤鐵礦，是一個(gè)意想不到的結(jié)果。

月球 圖片來(lái)源：stock.adobe

“我們的假設(shè)是，月球赤鐵礦是由地球上層大氣中的氧氣氧化形成的，在過(guò)去的幾十億年里，當(dāng)月球處于地球的磁尾中時(shí)，這些氧氣被太陽(yáng)風(fēng)持續(xù)吹到月球表面。”

該研究作者、美國(guó)夏威夷大學(xué)地球物理與行星研究所（HIGP）助理研究員李帥（音譯）說(shuō)。他和合作者的研究成果近日發(fā)表在《科學(xué)進(jìn)展》上。

在開(kāi)展這項(xiàng)研究時(shí)，李帥與HIGP教授Paul Lucey以及美國(guó)航空航天局噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室等機(jī)構(gòu)的合作者，分析了月球礦物學(xué)制圖儀（M3）獲得的高光譜反射率數(shù)據(jù)。M3是由噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室為印度的“月船一號(hào)”任務(wù)設(shè)計(jì)的。

這項(xiàng)新研究受到李帥2018年在月球極地發(fā)現(xiàn)水冰的啟發(fā)。“當(dāng)我檢查極地的M3數(shù)據(jù)時(shí)，發(fā)現(xiàn)一些光譜特征和模式與我們?cè)诘途暥鹊貐^(qū)或阿波羅樣本中看到的不同。”他說(shuō)，“我很好奇月球上是否可能存在水—巖石反應(yīng)。經(jīng)過(guò)幾個(gè)月的調(diào)查，我覺(jué)得看到的是赤鐵礦的印記。”

研究小組發(fā)現(xiàn)，赤鐵礦存在的位置與李帥等此前在高緯度地區(qū)發(fā)現(xiàn)的含水量密切相關(guān)，而且赤鐵礦集中在月球正面，而月球正面總是面向地球。

“月球近端有更多赤鐵礦，這表明它可能與地球有關(guān)。”李帥說(shuō)，“這讓我想起了日本月亮女神號(hào)任務(wù)的一個(gè)發(fā)現(xiàn)，即當(dāng)月球處于地球磁尾中時(shí)，來(lái)自地球上層大氣的氧氣會(huì)被太陽(yáng)風(fēng)吹到月球表面。因此，地球大氣中的氧氣可能是產(chǎn)生赤鐵礦的主要氧化劑。水和行星間塵埃的影響也起到了關(guān)鍵作用。”

“有趣的是，赤鐵礦并非完全不存在于月球背面，地球的氧氣可能從未到達(dá)那里，盡管暴露在那里的赤鐵礦要少得多。”李帥說(shuō)，“在月球高緯度地區(qū)觀測(cè)到的少量水可能在很大程度上參與了月球背面赤鐵礦的形成過(guò)程，這對(duì)解釋一些缺水的S型小行星上觀測(cè)到的赤鐵礦具有重要意義。”

“這一發(fā)現(xiàn)將重塑我們對(duì)月球極地地區(qū)的認(rèn)識(shí)。”李帥說(shuō)，“地球可能在月球表面的演化過(guò)程中扮演了重要的角色。”

研究小組希望美國(guó)航天局的ARTEMIS任務(wù)能夠從極地地區(qū)帶回赤鐵礦樣本。這些樣品的化學(xué)特征可以證實(shí)他們的假設(shè)，以及月球赤鐵礦是否被地球的氧氣氧化，并可能有助于揭示地球大氣在過(guò)去數(shù)十億年的演變。