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

此外，太陽風(fēng)中的氫會撞擊月球表面，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，是一個意想不到的結(jié)果。

月球 圖片來源：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，在過去的幾十億年里，當(dāng)月球處于地球的磁尾中時，這些氧氣被太陽風(fēng)持續(xù)吹到月球表面。”

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

在開展這項研究時，李帥與HIGP教授Paul Lucey以及美國航空航天局噴氣推進(jìn)實驗室等機(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)實驗室為印度的“月船一號”任務(wù)設(shè)計的。

這項新研究受到李帥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，發(fā)現(xiàn)一些光譜特征和模式與我們在低緯度地區(qū)或阿波羅樣本中看到的不同。”他說，“我很好奇月球上是否可能存在水—巖石反應(yīng)。經(jīng)過幾個月的調(diào)查，我覺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，“這讓我想起了日本月亮女神號任務(wù)的一個發(fā)現(xiàn)，即當(dāng)月球處于地球磁尾中時，來自地球上層大氣的氧氣會被太陽風(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，“在月球高緯度地區(qū)觀測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程，這對解釋一些缺水的S型小行星上觀測到的赤鐵礦具有重要意義。”

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

研究小組希望美國航天局的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去數(shù)十億年的演變。