嫦娥五号揭秘月球表面：太空风化、纳米矿物与火山活动新发现

嫦娥五号揭秘月球表面：太空风化、纳米矿物与火山活动新发现

2020年12月17日，嫦娥五号探测器成功从月球带回1731克月壤样本，这是中国首次实现地外天体采样返回，也是人类时隔44年再次获得月球样品。经过科学家们的研究，这些珍贵的月壤样本揭示了月球表面的诸多秘密，为人类进一步认识月球提供了重要线索。

中国科学院地球化学研究所联合澳门科技大学和广东工业大学，对嫦娥五号月壤颗粒开展研究，在月壤玻璃珠表面微陨石撞击坑中发现一系列含Ti的蒸发沉积颗粒。TEM分析结果显示，这些含Ti颗粒为金红石（TiO2）、三方结构Ti2O和三斜结构Ti2O。其中，三方Ti2O和三斜Ti2O未在天然地质样品中被发现。而在材料学领域，Ti2O是可在实验室内制备的光催化薄膜材料。该研究揭示了月壤中这些Ti纳米矿物的成因过程，即高速微陨石轰击月表钛铁矿颗粒，形成Fe、Ti、O等的复杂离子环境，进而Ti4+和Ti1+与O2-结合形成纳米级的金红石、三方Ti2O和三斜Ti2O。

这一发现不仅揭示了月球表面太空风化的新机制，还发现了两种新的月球矿物相——三方Ti2O和三斜Ti2O。这些纳米矿物具有光催化特性，可能影响太阳系无大气天体表面的有机质保存。这一成果发表在《自然-天文学》上，为研究太阳系其他无大气天体的空间风化过程提供了重要线索。

通过研究嫦娥五号带回的月壤样本，科学家们发现月球的火山活动持续时间远比之前认为的要长。月球最年轻的玄武岩形成于20亿年前，这一发现将月球火山活动的结束时间推迟了约8亿年。这一突破性发现不仅改写了我们对月球热演化历史的认识，还为内太阳系星球表面撞击坑定年提供了关键参考。

在嫦娥五号月壤样本中，科学家们还发现了一种新的矿物质，并将其命名为“嫦娥石”。这是人类在月球上发现的第六种新矿物质，也是中国首次发现的月球新矿物。这一发现不仅丰富了我们对月球物质组成的认识，还为研究月球的地质演化提供了新的线索。

嫦娥五号月壤样本研究还揭示了月球中纬度地区具有高含量的太阳风成因水。这一发现对于未来月球基地的建设具有重要意义，因为水是支持人类在月球长期驻留的关键资源。

目前，嫦娥五号月壤样品已完成向40家科研机构的114个科研团队发放258份77.7克，已有70余项研究成果在《科学》《自然》等重要学术期刊发表。这些成果涵盖了月球形成、演化、太空风化作用与机制以及资源利用等多个领域，不仅推动了新技术的发展，还刷新了人类对月球演化的认识。

嫦娥五号月球样品研究已初步实现服务中国深空探测需求、牵引中国月球与行星科学发展的目标。在科学方面，取得系列突破性的认识，推动新技术发展，并刷新人类对月球演化的认识；在学科和人才队伍建设方面，中国地外样品研究团队由原来的几个发展到现在的一百多个；在国际合作方面，嫦娥五号样品开放国际申请，多国科研人员积极申请。

嫦娥五号任务的成功和后续的科研成果，不仅展示了中国在深空探测领域的技术实力，更为人类探索月球和太阳系的奥秘提供了新的视角和数据支持。随着研究的深入，相信嫦娥五号带回的月壤样本还将揭示更多月球的秘密，为未来的太空探索奠定坚实的基础。