嫦娥6号のサンプルにより、月面の衝突で形成されたヘマタイトとマグヘマイトの最初の証拠が明らかになった

中国科学院地球化学研究所（IGCAS）と山東大学の共同研究チームは、結晶性ヘマタイト（α-Fe）を初めて特定した。₂○₃）およびマグヘマイト（γ-Fe₂○₃) は、中国の嫦娥 6 号ミッションによって南極エイトケン (SPA) 盆地から採取された月の土壌サンプルにおける大規模な衝突現象によって形成されました。この発見は、 科学の進歩 11月14日、月面上の高度に酸化された物質の直接的なサンプルベースの証拠が提供された。

酸化還元反応と月の酸化の謎

酸化還元反応は、惑星の形成と進化の基本的な要素です。それにもかかわらず、科学的研究は、月内部の酸素拡散率も月表面環境も酸化を促進しないことを示しています。これと一致して、月上の多価鉄は主に鉄 (Fe) の形で存在します。²⁺) および金属 (Fe⁰) 状態であり、全体的に低下した状態を示唆しています。しかし、さらなる月探査に伴い、可視近赤外分光法を用いた最近の軌道リモートセンシング研究により、月の高緯度地域にヘマタイトが広範囲に存在することが示唆されている。

さらに、嫦娥 5 号サンプルに関する以前の研究では、衝突によって生成されたサブミクロンの磁鉄鉱 (Fe₃○₄) と Fe の証拠³⁺ インパクトグラスで。これらの結果は、外部からの衝撃によって引き起こされる月表面の改変プロセス中に、月上の局所的な酸化環境が存在したことを示しています。

しかし、このような研究の進歩にもかかわらず、月のヘマタイトのような強力に酸化する鉱物に関する決定的な鉱物学的証拠は依然として得られなかった。さらに、月の表面における酸化プロセスの範囲と特徴的な酸化鉱物の蔓延については、長い間激しい議論の対象となってきました。

SPA盆地のサンプルで新たな証拠が明らかに

SPA 盆地は、太陽系で最大かつ最古の衝突盆地の 1 つであり、非常に複雑な衝突規模と頻度を持ち、月表面の酸化反応を研究するための理想的な自然実験室を提供します。 2024 年の嫦娥 6 号ミッションによる SPA 盆地からの土壌サンプルの帰還に成功したことは、大規模衝突事故時に形成された高度に酸化された物質を探索する機会を提供しました。

研究チームは、嫦娥6号の月の土壌からミクロンサイズのヘマタイト粒子を初めて確認した。彼らは、微小領域電子顕微鏡、電子エネルギー損失分光法、ラマン分光法を組み合わせて、これらのヘマタイト粒子の結晶構造と独特の存在特性を確認し、これらの鉱物が地球の汚染物質ではなく、月の主な成分であることを証明した。

この研究は、赤鉄鉱の形成が月の歴史における主要な衝突事象と密接に関連していることを提案しています。大きな衝撃によって発生した極端な温度により、表面物質が蒸発し、一時的な高酸素逃散性の気相環境が生成されます。同時に、このプロセスはトロイライトの脱硫を引き起こしたでしょう。放出された鉄イオンは高フガシティ環境で酸化され、気相堆積を受けてミクロンサイズの結晶性ヘマタイトを形成しました。このヘマタイトは磁性を有するマグネタイトやマグヘマイトと共存しています。

月の磁気と進化への影響

注目すべきことに、北西SPA盆地を含む、月表面に広範囲に及ぶ磁気異常の原因は、依然として十分に解明されていない。酸化プロセスと磁性担体鉱物の形成との間に密接な相関関係があることを考えると、この研究は、これらの月の磁気異常の担体と進化の歴史を解明するための重要なサンプルベースの証拠を提供することになる。

この研究は、月の表面が完全に縮小しているという長年の考えに疑問を投げかけます。また、月の磁気異常の進化や大規模衝突事象の根底にあるメカニズムを解読するための重要な手がかりも提供され、それによって月の進化についての理解が深まります。