嫦娥五号发现撞击成因磁铁矿：月球磁记录再添关键载体 揭示月球磁场新线索 要闻
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磁铁矿是地球上主要的古地磁记录矿物，但在月球上，磁场被认为主要由金属铁和铁镍合金主导，磁铁矿稀少且通常存在于钛铁矿中，尺寸为亚微米级。研究团队在嫦娥五号月壤角砾岩的镍黄铁矿-钛铁矿组合中识别出纳米至微米级的磁铁矿。这些磁铁矿出现在镍黄铁矿内部及表面，局部包裹镍黄铁矿纳米内含物，表明其形成路径与钛铁矿宿主中的情况不同。
矿物学特征和成分分析显示，磁铁矿由撞击产生的铁-镍-硫-氧熔体依次结晶形成：首先在钛铁矿边缘快速生长出镍黄铁矿，随后磁铁矿在硫化物-硅酸盐界面成核。月球低氧逸度稳定了富Fe²⁺的磁铁矿，这与地球上的类似物不同。高结晶度和单畴至单涡旋态表明这些颗粒具有强剩磁稳定性，使其成为同期月球磁场的可靠记录者。这些结果扩展了已知的月球磁性载体种类，并证明了在月球氧化还原条件下由撞击驱动的磁铁矿形成，有助于利用磁铁矿来完善月球磁历史的研究。
行星物质中的铁磁性矿物保存了行星磁场起源、演化和强度的独特档案。磁铁矿(Fe₃O₄)是一种混合价态的Fe²⁺-Fe³⁺氧化物，在地球上发挥着关键作用，其矿物学和磁学特征为重建古地磁场、环境和气候变化提供了基础。然而，月球表面无大气、无水，且显著还原，其地幔氧逸度比铁-方铁矿(IW)缓冲线低数个对数单位，这种条件通常不利于生成和保存含Fe³⁺的相。尽管如此，自阿波罗时代以来，通过整体岩石磁性、电子自旋共振和穆斯堡尔分析已积累了间接的月球磁铁矿证据。亚微米级磁铁矿首次在阿波罗16号月壤角砾岩60016中被明确鉴定，并在近期的嫦娥五号(CE5)和嫦娥六号(CE)月壤及玻璃中被发现。
尽管取得了这些进展，月球磁铁矿的物理、化学和磁学特性仍缺乏约束。其形成机制，包括金属铁的氧化、挥发物存在下钛铁矿的脱硫，或富FeO金属的共晶结晶，仍存在争议。本文记录了在CE5月壤角砾岩样品CE5-023_P13中存在于镍黄铁矿-钛铁矿组合内的纳米至微米级磁铁矿晶体。通过相关原子尺度结构、化学和磁学分析，阐明了这些颗粒的纳米结构、成分和磁畴状态。这些发现扩展了已知的月球磁性载体清单，为撞击熔融过程、月球氧化还原条件和剩磁保存提供了额外见解，为月球磁历史和近表面环境演化提供了新视角。
