嫦娥五號月球土壤樣品表面微結構研究取得新進展

　　數十億年來，月球上的土壤受到微隕石轟擊、太陽風、宇宙射線中的帶電粒子輻射等太陽風化的作用，其表面微結構和化學組分與地球土壤有較大區別。我國嫦娥五號采集的月壤樣品屬于最年輕的玄武巖，且取樣點的緯度最高，為探究月壤在太空風化作用下的物質和結構演化提供了新機會。

　　近日，中國科學院物理研究所科研團隊，與國家納米科學中心、國家天文臺、廣州地球化學研究所等合作，對月壤中主要礦物鐵橄欖石、輝石和長石開展了系統的表面微結構表征。在25個尺寸較小和外形規則的不同礦物樣品中，科研團隊僅在鐵橄欖石表面觀察到非常薄的SiO2非晶層（厚度約10納米），其中包裹著大小為2-12納米的晶粒。輝石和長石表面的化學組分與內部相同，表面不存在明顯的非晶層。

　　在鐵橄欖石邊緣，最外層區域I是SiO2非晶層，區域II是SiO2非晶和FeO共存，區域III是SiO2非晶和鐵橄欖石共存，這是首次在月球土壤中觀察到此種特殊的微結構。

　　前期研究表明，太空風化使月球上的鐵橄欖石和其他礦物表面形成厚的非晶層，厚度為50-200納米，層內包裹著大量尺寸為2-10納米的金屬Fe顆粒。目前，關于金屬Fe的形成機理存在爭議，主要存在兩種觀點即鐵橄欖石受微隕石等轟擊直接熱分解和帶電離子輔助下的分步還原。

　　本研究發現的FeO納米晶粒和分層的邊緣微結構表明所研究的鐵橄欖石可能處于熱分解的中間階段，支持了鐵橄欖石在太陽風化作用下發生分步還原的觀點。此外，化學元素和形貌分析發現輝石和長石的表面不包含非晶層和易揮發的外來元素（如硫、氯等），樣品內部也沒有出現太陽耀斑穿過的痕跡，表明所研究的樣品可能處于太陽風化的中早期階段。