近日，我國科研團隊透過分析嫦娥六號自月球背面南極-艾特肯盆地帶回的樣本，取得了月球科學領域的重大突破。研究人員首次在樣本中發現由大型撞擊事件所形成的微米級赤鐵礦（α-Fe₂O₃）及磁赤鐵礦（γ-Fe₂O₃）晶體，這一發現不僅揭示了月球上全新的氧化反應機制，更為環繞南極-艾特肯盆地的磁異常現象提供了來自樣本的直接證據，對理解月球地質演化具有里程碑意義。

該突破性研究成果由山東大學行星科學團隊主導，並聯合中國科學院地球化學研究所及雲南大學的科研人員共同完成。研究團隊在國家航天局所提供的月球樣本（編號：CE6C0300YJFM00301）中，成功辨識出赤鐵礦與磁赤鐵礦的存在。為進一步確認礦物特性，團隊結合多項先進分析技術，包括微區電子顯微譜學、電子能量損失譜技術以及拉曼光譜技術，從而確立了這些月球原生赤鐵礦顆粒的晶格結構與其獨特的產狀特徵。相關成果已發表於國際知名綜合性學術期刊《Science Advances》，預計將為後續月球地質與礦物學研究提供關鍵科學依據，並深化學界對月球演化歷程的認知。

自人類展開月球探索以來，月球一直被視為整體處於還原狀態的天體，長期缺乏氧化作用的關鍵證據，尤其是如赤鐵礦這類高價態鐵氧化物。本研究提出創新觀點，指出赤鐵礦的形成可能與月球歷史上發生的大型撞擊事件密切相關。在撞擊發生時，瞬間形成的高氧逸度氣相環境，促使鐵元素在該條件下被氧化，導致隕硫鐵發生脫硫反應，並通過氣相沉積過程，最終形成微米級的晶質赤鐵礦顆粒。尤為關鍵的是，該氧化過程中的中間產物為具有磁性的磁鐵礦與磁赤鐵礦，研究團隊推測，這些礦物很可能就是造成南極-艾特肯盆地邊緣出現磁異常現象的礦物載體。此研究首次透過實際樣本證實，即使在月球整體超還原的背景下，其表面仍可存在赤鐵礦等強氧化性物質，從而對月球的氧化還原狀態與磁異常成因提出了全新解釋。

嫦娥六號著陸區所在的南極-艾特肯盆地，是太陽系所有岩石質天體中已知規模最大、也最古老的撞擊盆地。其形成時所經歷的撞擊規模，遠超過月球其他區域，這使其成為研究特殊地質過程的獨特天然實驗場。2024年，嫦娥六號任務成功從該盆地內部採集並返回月球樣本，為此次突破性發現提供了不可或缺的物質基礎與研究前提，也標誌著我國月球探測與科學研究能力已達到國際前沿水平。

嫦娥六號任務着陸點位於月球南極-艾特肯（South Pole-Aitken，SPA）盆地東北方向的阿波羅盆地中，與SPA盆地西北部的磁異常區相鄰。本研究基於嫦娥六號樣品中鐵氧化物的發現提出了一種新的月球磁異常的撞擊成因假說。

左圖是使用透射電子顯微鏡（TEM）拍攝的赤鐵礦晶粒的高角度環形暗場像（HAADF），右圖是使用兩種特徵元素區分的鐵氧化物（氧元素，品紅色）顆粒和隕硫鐵（硫元素，青色）顆粒的接觸關係。

嫦娥六號樣品中發現的鐵氧化物成因示意圖。

嫦娥六號樣品中發現的鐵氧化物成因示意圖。圖中表示了月球表面物質在大尺度撞擊下氣化，產生局部的高氧逸度氣氛。高溫環境使得隕硫鐵（FeS）礦物脫硫，並在適當的溫度條件（700~1000℃）下被高氧逸度的氣氛氧化，形成了赤鐵礦（α-Fe2O3）、磁赤鐵礦（γ-Fe2O3）和磁鐵礦（Fe3O4）。