近日，国家航天局、山东大学、中国科学院联合发布消息，我国科研团队通过分析嫦娥六号采回的月球样品，取得月球科学研究重大突破。山东大学空间科学与技术学院副院长凌宗成教授表示：“我们在嫦娥六号月壤样品当中首次发现了赤铁矿和磁赤铁矿两种矿物，这是月球氧化作用研究的重大科学突破。赤铁矿的形成可能与月球历史上的大型撞击事件密切相关。”
这一突破性成果以《Discovery of crystalline Fe₂O₃ in returned lunar soils》为题，于2025年11月14日发表在国际顶级期刊《Science Advances》（中科院一区TOP期刊，影响因子12.5）。该研究由山东大学、中国科学院地球化学研究所和云南大学的联合团队完成，山东大学为论文第一完成单位。论文第一作者为山东大学博士研究生刘毅恒、博士后曹海军和中国科学院地球化学研究所特聘高级工程师李瑞，联合通讯作者为山东大学凌宗成教授、中国科学院地球化学研究所李阳研究员和山东大学陈剑助理研究员。
月球“生锈”的奥秘：撞击事件创造氧化条件
月球表面长期以来被认为是高度还原的环境。由于缺乏大气和水，月球上的铁元素通常以零价（金属铁）或二价形式稳定存在，科学界普遍认为月球几乎不可能形成赤铁矿等强氧化性矿物。然而，嫦娥六号从月球南极-艾特肯盆地（太阳系最大、最古老的撞击盆地）带回的月壤样品，彻底改变了这一认知。
研究团队在月壤中首次发现了微米级晶质赤铁矿（α-Fe₂O₃）和磁赤铁矿（γ-Fe₂O₃）。通过微区电子显微成像、电子能量损失谱和拉曼光谱等技术联用，团队确认这些矿物具有典型的晶格结构和元素组成，排除了地球污染的可能性，证实其为月球原生矿物。
研究发现，赤铁矿的形成与月球历史上的大型撞击事件直接相关。当小天体高速撞击月球表面时，产生的瞬时高温（可达数千摄氏度）使月表矿物（如陨硫铁FeS）迅速汽化，形成短暂的高氧逸度气相环境。在这一过程中，陨硫铁发生脱硫反应，铁元素被氧化，最终通过气相沉积形成微米级赤铁矿和磁赤铁矿晶体。
中国科学院地球化学研究所特聘高级工程师李瑞指出：“赤铁矿是月球上极具代表性的强氧化物，它的原生存在印证了月表确实存在局部强氧化环境。虽然其成分与地球上的赤铁矿相同，但月球的形成机制截然不同——地球因富含水和氧气而易生成铁锈，而月球则是依靠撞击事件‘创造’了氧化条件。”
破解磁异常之谜：为月球磁场演化提供关键证据
南极-艾特肯盆地边缘长期存在难以解释的磁异常现象，这一谜团困扰了科学界数十年。本次发现的磁赤铁矿和磁铁矿具有强磁性，研究团队提出它们可能是月球局部磁异常的关键矿物载体。研究团队提出，它极可能是月球局部磁场的关键载体。这意味着人类首次用真实样品为月球磁异常成因提供直接的证据。
该发现不仅揭示了月球表面在极端事件下可出现强氧化反应，还为研究月球磁演化历史开辟了新路径。
嫦娥六号于2024年成功从月球南极-艾特肯盆地内部采集并返回月壤样品，为研究月球早期演化提供了“史前事件的现场录像”。科研团队围绕从国家航天局申请到的3000毫克嫦娥六号月球样品，开展了系统、深入、细致的研究。山东大学空间科学与技术学院副院长凌宗成表示，他们在数千条月壤光谱数据当中找到了赤铁矿的线索。
据悉，科研人员将月壤样品放在高精度仪器下进行“系统体检”：微区电子显微技术揭示了晶体的形貌特征；电子能量损失谱确定了铁元素的价态分布（三价铁占主导）；拉曼光谱则锁定了赤铁矿的晶格结构特征。多项证据共同证实了矿物的原生性和撞击成因。
该研究首次证实月球表面在超还原背景下可经撞击产生强氧化性物质，提出了月球氧化作用的新机制，对理解行星演化具有里程碑意义。
（来源：综合自山东大学官网等）
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