月亮生銹了，這都是地球的錯

對生銹的新調查月亮暗示地球是罪魁禍首。

從地球泄漏的氧氣可能是鐵轉化為赤鐵礦（Fe₂O₃）在月球兩極。實驗室模擬發(fā)現(xiàn)，這是赤鐵礦豐度和分布模式的唯一解釋，為我們提供了了解地球和月球之間復雜化學交換的新窗口。

“我們進行了一系列氧氣和氫氣輻照實驗，以模擬月球表面輻照過程?！?a>編寫團隊由中國澳門科技大學行星科學家曾賢迪領導。

“我們的實驗首次證明了赤鐵礦礦物的形成和還原?！?/p>

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令人震驚的發(fā)現(xiàn)赤鐵礦在月球上制作幾年前.赤鐵礦是由鐵氧化形成的，這一過程通常被稱為生銹。這種礦物在地球上廣泛存在，但月球沒有大氣層，只是一個薄薄的外逸層，并且不含氧氣。

此外，月球不斷受到來自太陽風的氫流轟擊。氫氣是一種還原劑將其電子“捐贈”給與之相互作用的材料。氧化是由于電子損失而發(fā)生的——因此，即使存在所有正確的元素才能在月球上發(fā)生氧化，太陽風也應該抵消它。

赤鐵礦存在的一種可能解釋涉及地球。推動地球磁層的太陽風導致所述磁層的結構向地球后面向與太陽相反的方向延伸。這磁尾還含有以下顆粒從地球大氣層中泄漏.

滿月期間，地面氧離子擊中我們的月球衛(wèi)星當它穿過地球的磁尾時。同時，坐在地球的陰影下意味著 99% 的太陽風被阻擋到達月球。

從理論上講，這意味著月球每月大約有五天受到氧氣轟擊，同時經(jīng)歷氫轟擊的減少——這是赤鐵礦的潛在原因。

為了在實驗室中對此進行測試，研究人員向富含鐵的礦物投擲氧離子，以模仿地球風在地面磁尾中的影響。

他們選擇輝石、橄欖石、鈦鐵礦、三氧化石和鐵隕石作為已知存在于月球上的鐵礦物的類似材料。他們還試驗了磁鐵礦（Fe₃O₄），證實該礦物是金屬鐵和赤鐵礦之間的中間步驟。

結果表明，氧離子能夠氧化金屬鐵、鈦鐵礦和三鐵礦，但金屬鐵的效果明顯更強。同時，輝石和橄欖石等含鐵硅酸鹽根本沒有形成赤鐵礦，表明該過程是選擇性的。

“我們的實驗結果提供了強有力的證據(jù)，證明赤鐵礦可以通過氧離子照射在月球表面形成。地風是月球上高能氧離子的主要來源，它充當氧化劑，驅動各種礦物的氧化，包括月球風化層中豐富的金屬鐵和含鐵氧化物和硫化物。研究人員在他們的論文中寫道.

“盡管這些含鐵礦物可能以微?；蛐【w的形式出現(xiàn)在月球風化層中，但它們在暴露于地球風時會直接氧化?！?/p>

為了確定太陽風的恢復是否能夠足夠快地逆轉這一過程以抵消它，研究人員以不同強度向赤鐵礦發(fā)射了氫離子束。模仿地球風的高能光束能夠逆轉氧化過程，但模仿太陽風的低能光束卻不能。

這表明太陽風無法逆轉地球氧氣周期性流入引起的月球鐵銹。這也解釋了為什么赤鐵礦集中在月球兩極附近：地球的磁尾將氧離子引導到高緯度地區(qū)，同時將許多氫離子偏轉。

這項研究還可能解開有關月球赤鐵礦的另一個謎團。它經(jīng)常出現(xiàn)在水附近，科學家們認為這是赤鐵礦的可能原因。

曾和同事在他們的還原實驗中發(fā)現(xiàn)水是一種副產品：當他們開火時高能量赤鐵礦中的氫氣，氧氣從鐵中分離并與氫氣結合。這表明月球赤鐵礦附近的水是赤鐵礦還原的副產品。

那里有很多值得探索的地方。月球上的赤鐵礦甚至可能記錄了地球大氣層中氧氣的歷史，其歷史可以追溯到大氧化事件大約 24 億年前。

“通過地球風輻射形成赤鐵礦（以及潛在的磁鐵礦）強調了地球和月球之間的物質交換，由于它們耦合的磁層之間的相互作用，這種交換可能已經(jīng)持續(xù)了 40 億多年，”研究人員寫道.

“這些發(fā)現(xiàn)強調了進一步研究月球風化層與星際等離子體相互作用的必要性。更重要的是，月船三號近期成功著陸在南緯 69°，以及即將到來的中國嫦娥七號任務以月球南極為目標，為加深我們對相互交織的歷史的理解提供了充滿希望的機會。

該研究已發(fā)表在地球物理研究快報.

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