嫦娥六号月球背面钛铁矿空间风化效应研究：广泛还原反应与表面成分演化

《Science China-Physics Mechanics & Astronomy》：Space-weathering induced nanoporous nanophase iron in ilmenite on the lunar far side

　　

摘要

月球表面的结构和成分深受空间风化驱动的氧化还原反应的影响。研究这些效应为了解月球环境的演化提供了关键见解，并为未来人类探索识别出关键资源。然而，由于月球探测技术的限制，这一问题在月球背面尚未得到探索。在此，我们首次研究了嫦娥六号从月球背面带回的钛铁矿受到的空间风化效应。与以往关于月球风化边的研究相比，结果突出了几个显著特征：(1) 风化边内纳米相铁的相对高面积分数；(2) 形成了显著的纳米多孔纳米相铁，伴有微弱的氢信号和明显的氧损失（约 7 原子百分比）；以及 (3) Ti²⁺ 占主导。这些观察结果共同表明发生了广泛的还原反应。同时，在三维空间中检测到氢相关物质的分布不均匀，延伸深度超过一微米。我们的结果强调了化学反应在改变月球背面表面成分和形貌中的关键作用，为月球背面地质演化的多样性提供了令人信服的证据。