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眾所周知，月球是我們的近鄰，也是太陽(yáng)系中除地球外，人類唯一登上過(guò)的一個(gè)天體。我們知道氧氣探測(cè)器，月球表面近乎無(wú)氧，雖然存在水冰，但沒(méi)有液態(tài)水。

所以你可以理解為什么在月球上發(fā)現(xiàn)赤鐵礦時(shí)會(huì)令科學(xué)家們困惑不已。我們知道，赤鐵礦是一種氧化鐵，在地球上，需要空氣和水的存在才能形成。

尤其是，因?yàn)樵虑驎?huì)持續(xù)受到太陽(yáng)風(fēng)產(chǎn)生的氫流的轟擊，而氫流是一種還原劑，它把電子“捐贈(zèng)”給與之相互作用的物質(zhì)（即與之反應(yīng)的粒子得到電子）。

（圖解：多個(gè)空間探測(cè)器觀測(cè)到的太陽(yáng)圖像及太陽(yáng)風(fēng)在不同方向的速度和磁場(chǎng)分布情況。圖源：wjbaike）

鐵的氧化反應(yīng)是由于其丟失電子而發(fā)生的——因此，即使月球具備所有利于鐵發(fā)生氧化反應(yīng)的要素（即存在氧氣和水），太陽(yáng)風(fēng)（作為還原劑）也會(huì)將其效果抵消。

“這實(shí)在令人費(fèi)解?！毕耐拇髮W(xué)馬諾阿分校的行星科學(xué)家李帥（音譯）如是說(shuō)。

“月球的環(huán)境非常不利于形成赤鐵礦。”

月球北極赤鐵礦的增強(qiáng)地圖。（李帥）

我們通過(guò)分析印度空間研究組織（ISRO）的月船1號(hào)軌道飛行器所收集的數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)月球存在赤鐵礦。由美國(guó)宇航局噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室（JPL）設(shè)計(jì)的月球礦藏勘測(cè)器（M）使用超光譜成像技術(shù)（HySI）來(lái)進(jìn)行顆粒光譜分析，給出了月球表面礦物成分的詳細(xì)分解。

（圖解：月球表面OH/HO的特征及空間分布的M數(shù)據(jù)繪圖。圖A：月表反照率；圖B：M設(shè)備3μm波段吸收強(qiáng)度；圖C：瞬時(shí)溫度；圖D礦物分布。其中，圖B波段吸收強(qiáng)度對(duì)應(yīng)OH/HO成分的豐度，由圖可見(jiàn)月球南北兩極存在較高的OH/HO豐度。圖源：wjbaike）

在2018年氧氣檢測(cè)儀，李帥和他的同事們就用這種方法分析出在月球兩極附近高緯度地區(qū)的冰沉積物。但是，當(dāng)在檢查數(shù)據(jù)時(shí)，他注意到了一些數(shù)據(jù)不同尋常。

（圖解：上圖是由NASA的M繪制的水冰在月球南極（左）和北極（右）的分布圖。藍(lán)色表示水冰的位置，灰度表示月表溫度，其中深色代表較冷的區(qū)域，淺色代表較暖的區(qū)域。圖源：wjbaike）

李帥說(shuō)：“在檢查月球極地地區(qū)的M數(shù)據(jù)時(shí)，我發(fā)現(xiàn)其中有些光譜特征和模式與我們?cè)诎⒉_計(jì)劃中采集到的低緯度區(qū)域樣本有所不同。”

“當(dāng)時(shí)我猜想月球上會(huì)不會(huì)存在著水-巖石反應(yīng)。經(jīng)過(guò)數(shù)月研究，我才恍然大悟，原來(lái)我察覺(jué)到的數(shù)據(jù)異常是月球存在赤鐵礦的證據(jù)。”

這個(gè)發(fā)現(xiàn)就像平地驚雷，我們不禁想：赤鐵礦究竟是怎么產(chǎn)生的？一個(gè)重要的線索可能是赤鐵礦在月球分布的情況（赤鐵礦存在于月球極地高緯度地區(qū)）。赤鐵礦的分布和此前發(fā)現(xiàn)的與撞擊有關(guān)的水的痕跡非常吻合。科學(xué)家們認(rèn)為，水冰可能分布在月球風(fēng)化層中，并在撞擊事件之后隨碎石發(fā)掘出來(lái)并融化了。

（圖解：NASA雷達(dá)探測(cè)到的月球北極的水源與異常隕石坑分布位置。其中，紅圈顯示的是水源的位置，綠圈顯示的是異常隕石坑的位置。由圖可見(jiàn)，月球北極水源分布與異常隕石坑的分布接近。圖源：wjbaike）

另外，非常有趣的一點(diǎn)是，赤鐵礦大多數(shù)分布在月球始終面向地球的那一面。李帥說(shuō)：“月球表面近地側(cè)存在大量赤鐵礦，這說(shuō)明赤鐵礦的形成可能與地球有關(guān)?！?/p>

“這讓我想起了日本‘月亮女神’號(hào)探測(cè)器的發(fā)現(xiàn)——月球處于靠近地球磁尾的位置時(shí)，地球上層大氣的氧氣可以被太陽(yáng)風(fēng)吹到月球表面。因此，地球大氣中的氧氣可能是月球產(chǎn)生赤鐵礦的主要氧化劑?！?/p>

在滿月期間甲醇報(bào)警器，月球處于地球磁尾，即磁層的尾部區(qū)域，遠(yuǎn)離太陽(yáng)。在這種情況下，超過(guò)99%的太陽(yáng)風(fēng)都無(wú)法到達(dá)月球表面，這意味原先分析中阻礙了鐵氧化的氫還原劑大部分都沒(méi)介入鐵的氧化過(guò)程（因此赤鐵礦得以形成）。

（圖解：月相圖。月亮盈缺與日、地、月三者相對(duì)位置有關(guān)。由圖可見(jiàn)氧氣探測(cè)器，滿月時(shí)，月球受太陽(yáng)風(fēng)影響最小。圖源：wjbaike）

將這三種要素結(jié)合起來(lái)——微量的水和氧氣氧氣探測(cè)器，以及每個(gè)月中能避開(kāi)氫還原劑而自在地“生銹”的短暫窗口期——經(jīng)過(guò)幾十億年的積累，月球上就形成了赤鐵礦。

（圖解：月球避開(kāi)太陽(yáng)風(fēng)的短暫窗口期示意圖。圖源：wjbaike）

然而，這并不意味著赤鐵礦之謎就已經(jīng)完全解開(kāi)了。

李帥說(shuō)：“神奇的是，在月球背面——地球的氧氣可能從未達(dá)到的地方——赤鐵礦依然存在，盡管那里表面暴露出的赤鐵礦相比于月球正面（近地側(cè)）要少得多?！?/p>

（圖解：月球正面與月球背面的月表景觀圖。月球正面存在著大面積的月海（右圖暗色區(qū)域），月球背面則存在面積廣的高地，分布著密集的月坑。圖源：wjbaike）

“在月球高緯度地區(qū)觀測(cè)到的微量水可能在很大程度上參與了月球背面赤鐵礦的形成過(guò)程，這或許就可以解釋為什么在一些缺水的S-型小行星上能觀測(cè)到赤鐵礦了。”

如果得到礦物本身，我們就能知道很多事情了。例如，在不同年代的赤鐵礦沉積物中，可能仍然保留著來(lái)自地球不同年代的氧同位素，這甚至可以追溯到數(shù)十億年前，借此，我們可以推知地球大氣的演變。

當(dāng)然咯，我們也能更加深入地了解月球的歷史。

李帥說(shuō)：“這一發(fā)現(xiàn)將重塑我們對(duì)月球極地地區(qū)的認(rèn)識(shí)，地球可能在月球表面的演化過(guò)程中發(fā)揮了重要作用?！?/p>

這項(xiàng)研究發(fā)表在《科學(xué)進(jìn)展》雜志上。

by:ETHELLE STARR

FY:Traveling Light

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