国家航天局联合山东大学、中国科学院等科研机构，近日公布了一项关于嫦娥六号月球探测任务的重大科研成果。科研团队通过对2024年从月球背面南极-艾特肯盆地采集的月壤样品进行精细分析，首次在月球样品中发现了微米级的晶质赤铁矿（α-Fe₂O₃）和磁赤铁矿（γ-Fe₂O₃）晶体。这一发现不仅颠覆了人类对月球“超还原环境”的传统认知，也为破解月球磁异常成因和重构月球演化历史提供了关键实证。
南极-艾特肯盆地是太阳系岩石质天体中已知最大、最古老的撞击盆地，直径超过2500公里，深度达13公里，形成于约40亿年前的一次巨型天体撞击事件。由于月球始终以同一面朝向地球，月背长期处于“通信盲区”，此前人类探测器仅能实现飞越探测。直到嫦娥四号实现月背软着陆、嫦娥六号完成月背采样返回，人类才得以打开这一“地质宝库”的大门。2024年，嫦娥六号任务成功将约2公斤月背样品带回地球，这些样品来自盆地内部的“年轻”地质单元，保留了盆地演化后期的关键信息。
科研团队利用透射电子显微镜等高精度设备对样品进行微观分析时，意外发现了赤铁矿与磁赤铁矿的晶体颗粒。这两种矿物均属于高价铁氧化物，而月球表面因缺乏大气和液态水，长期被认为处于“超还原环境”，难以形成高价态氧化物。此前，也从未在月球样品中发现原生赤铁矿的明确证据。
进一步研究显示，月球赤铁矿的形成机制与地球“铁锈”截然不同。它并非依赖水和氧气，而是与月球历史上的大型撞击事件直接相关。当大型天体撞击月球表面时，会产生数千万摄氏度的高温和极高压力，瞬间将撞击区域的岩石、矿物气化，形成富含多种元素的“气相环境”。这种极端撞击会打破月球表面原有的“还原平衡”，使气相环境的“氧逸度”大幅提升，形成短暂但强氧化性的“局部空间”。
月球岩石中普遍存在陨硫铁（FeS）等低价铁矿物，在撞击形成的高氧逸度气相环境中，这些矿物会发生剧烈的“脱硫氧化反应”。首先，陨硫铁中的铁元素被释放并与激活的氧结合，形成具有磁性的磁铁矿（Fe₃O₄）和磁赤铁矿（γ-Fe₂O₃）。随着撞击后环境温度逐渐降低，部分磁赤铁矿进一步氧化、结晶，最终形成稳定的晶质赤铁矿（α-Fe₂O₃）颗粒。这些颗粒粒径仅为微米级，需通过高分辨率电子显微镜才能观察到。
其次，这一发现重构了月球氧化还原历史。传统观点认为，月球自形成以来始终处于“超还原环境”，但此次在月背样品中发现赤铁矿，证明月球表面存在“局部氧化事件”。大型撞击可周期性地为月球创造氧化条件，使低价铁矿物转化为高价氧化物。这种“还原-氧化交替”的过程可能贯穿月球40亿年的演化史，为研究月球内部物质循环、大气演化提供了新视角。
尽管有人好奇“月球是否具备炼钢条件”，但从科学角度看，这一设想仍面临多重现实障碍。此次发现的赤铁矿为微米级颗粒，且分散在月壤中，含量极低，不具备工业开采价值。炼钢需要持续的高温、还原剂和稳定的氧气供应，而月球表面缺乏这些基础条件。即使人工创造环境，其成本也远超地球炼钢。不过，这一发现仍具有潜在应用价值：未来若在月球建立基地，赤铁矿可作为“天然氧源”——通过高温分解获取氧气，为深空探测提供资源支持。
