月球土壤表层微结构揭示空间风化过程的中间阶段

嫦娥五号任务返回的橄榄石颗粒外嵌入FeO纳米颗粒的无定形边缘。 图片来源:科学中国出版社

中国科学院联合团队进行的一项研究使用像差校正透射电子显微镜 (TEM)、电子能量损失光谱 (EELS) 和扫描透射电子显微镜 (STEM) 来检查纳米/原子的微观结构和化学成分来自月球样品 CE5C0400YJFM00507(1.5 g)的 25 个土壤颗粒(大小为 1-3 μm)的尺度。

土壤主要包括矿物橄榄石、辉石、钙长石和玻璃珠。 为了避免可能的化学污染和离子轰炸引起的非晶化,该团队没有使用聚焦离子束 (FIB) 来切割除玻璃珠外的大块样品。

首先,他们明确地确定了嵌入橄榄石晶粒外的无定形 SixOy 边缘中的 wüstite Fe2O 纳米颗粒而不是 npFe0。 迄今为止,尚未报道任何其他月球、陆地、火星或陨石样本的这种独特的边缘结构。

鉴于纳米相 Fe 是分解橄榄石 Fe2SiO4 的最终产物,他们认为方铁矿 FeO 可能作为热分解过程的中间状态,然后 FeO 可能在宇宙存在下进一步转变为纳米相 Fe辐射或太阳耀斑。

对于辉石和钙长石,表面区域的化学成分与内部相同,样品外部没有SixOy边缘。 同时在橄榄石等矿物的表层或内部均未发现外来挥发性元素沉积层和太阳耀斑轨迹。

这些发现意味着所研究的样品没有经历严重的空间风化,其潜在机制值得进一步研究。 它们为空间风化作用下轮缘结构的早期形成机制提供了线索或约束。

该研究发表在《科学通报》上。