嫦娥五號月球土壤樣品的表面微結構研究取得進展

【環球網科技綜合報道】7月13日消息，記者從中科院官網瞭解到，我國嫦娥五號採集的月壤樣品屬於最年輕的玄武岩（~20億年），且取樣點的緯度最高（43.058°N），為探究月壤在太空風化作用下的物質和結構演化提供了新機會。

近日，中國科學院物理研究所研究員郭建剛、特聘研究員應天平、研究員陳小龍，與國家納米科學中心研究員鄭強、國家天文台研究員李春來、中科院院士/廣州地球化學研究所研究員徐義剛等合作，對月壤（CE5C0400）中主要礦物鐵橄欖石、輝石和長石開展了系統的表面微結構表徵。

在25個尺寸較小（~1 μm）和外形規則的不同礦物樣品中，科研團隊僅在鐵橄欖石表面觀察到非常薄的SiO2非晶層（厚度~10納米），其中包裹着大小為2-12納米的晶粒。輝石和長石表面的化學組分與內部相同，表面不存在明顯的非晶層。該團隊通過透射電鏡高分辨原子像及對應的快速傅立葉變換（FFT）圖譜，得到了鐵橄欖石表面非晶層內部納米晶粒的面間距分別是2.45Å、2.11Å和1.49Å，該數值與面心立方方鐵礦FeO的(1-11)、(002)和(2-20)晶面間距完全一致，不同於體心立方金屬Fe的面間距。

同時，與金屬Fe、FeCO3標準樣品和鐵橄欖石的電子能量損失譜中Fe的化學位移和吸收邊的比值進行比對，研究進一步確認該納米晶粒中的Fe為+2價，表明這些納米顆粒是方鐵礦。在鐵橄欖石邊緣，最外層區域I是SiO2非晶層，區域II是SiO2非晶和FeO共存，區域III是SiO2非晶和鐵橄欖石共存，這是首次在月球土壤中觀察到此種特殊的微結構。本工作發現的FeO納米晶粒和分層的邊緣微結構表明所研究的鐵橄欖石可能處於熱分解的中間階段，支持了鐵橄欖石在太陽風化作用下發生分步還原的觀點。

此外，化學元素和形貌分析發現輝石和長石的表面不包含非晶層和易揮發的外來元素（如硫、氯等），樣品內部也沒有出現太陽耀斑穿過的痕跡，表明所研究的樣品可能處於太陽風化的中早期階段。

據悉，相關研究成果以“Surface microstructures of lunar soil returned by Chang’e-5 mission reveal an intermediate stage in space weathering process”為題發表在《Science Bulletin》上。