月壤研究最新动态揭示月球“颜色”变化的奥秘

　　□可可 

　　当我们仰望夜空时，月亮的光亮似乎亘古如斯。然而，在科学家们眼中，月球表面土壤正经历着一场缓慢而持续的变化，这种变化不仅影响着月球外观的颜色，还蕴含着丰富的科学信息。近日，中国科学家们对嫦娥五号带回的月壤样本进行深入研究，揭示了这一神秘变化背后的奥秘。

　　月球玻璃珠：

　　太空风化的“时光胶囊”

　　在嫦娥五号带回的月壤样本中，科学家们发现了一种特殊的物质——月球玻璃珠。这些微小的玻璃珠是自然形成的非人工制品，它们就像是记录太空风化过程的“时光胶囊”，蕴含着丰富信息。

　　这些玻璃珠的形成过程十分独特，当高速陨石或微陨石撞击月球表面时，产生的巨大能量会使撞击点附近的岩石瞬间熔化，这些熔融的岩石物质在冲击波作用下被抛向空中，在飞行过程中快速冷却，形成各种形状的玻璃颗粒。其中，部分熔滴在飞行过程中高速旋转，最终凝固成球形或椭球形的玻璃珠。

　　研究团队在这些玻璃珠中发现了大量的纳米级金属铁颗粒，这些微小的铁颗粒是导致月球表面光学性质变化的关键因素。纳米铁颗粒的存在会改变月球表面对不同波长光的反射特性，从而影响我们观察到的月球“颜色”。

　　玻璃珠中存在两种不同尺寸的纳米铁颗粒，一种较大，一种较小。其中，较大的纳米铁颗粒（尺寸在几十纳米量级）主要分布在玻璃珠两端，这些大颗粒的形成与陨石撞击密切相关。

　　研究团队还发现，除了常见的圆形玻璃珠外，还存在一些两端含有大粒径纳米铁凸起的椭球或哑铃状玻璃珠。这种特殊形状的玻璃珠为研究纳米铁的形成和分布提供了绝佳的“实验室”。

　　太阳风辐照：

　　小粒径纳米铁的“源泉”

　　科学家们还在玻璃珠表面发现了大量更小的纳米铁颗粒（尺寸仅几个纳米）。这些小颗粒主要分布在月壤颗粒表面百纳米深度的区域内，恰好对应太阳风离子的有效注入深度。

　　太阳风是从太阳表面持续喷射出的带电粒子流，主要由质子和电子组成。这些高能粒子不断轰击月球表面，导致其表层物质发生物理和化学变化。研究发现，在太阳风离子注入的深度范围内，辐照损伤导致的气孔或囊泡缺陷与小粒径纳米铁颗粒的析出存在明显的伴生关系。这一现象明确了小粒径纳米颗粒与太阳风辐照之间的因果关系。

　　这一发现颠覆了科学界之前的认知。经典观念认为，纳米铁主要形成于月壤颗粒表面的沉积非晶层中。然而，这项研究表明，小粒径纳米铁实际上分布在沉积非晶层以下的辐照损伤层内，这意味着太阳风对月球表面的光谱改造作用远比先前我们认为的更加重要和深入。

　　更有趣的是，科学家们发现，当月壤颗粒的尺寸小于太阳风离子的穿透深度时，整个颗粒内部都充满了密集的纳米铁颗粒。这一观察结果进一步证实了太阳风辐照在小粒径纳米铁形成过程中的关键作用。

　　新发现：

　　月亮“颜色”变化的影响机制

　　最新研究突破了传统观点中认为纳米铁主要由单一机制形成的看法。科学家们证实，不同尺寸的纳米铁颗粒有着不同的形成机制：大颗粒主要由陨石撞击产生，而小颗粒主要源于太阳风辐照。

　　这一发现为理解月球表面光谱颜色变化提供了全新视角。月球表面的光学性质变化，实际上是这两种机制共同作用的结果：大颗粒纳米铁主要影响月球表面的整体反射率，而小颗粒纳米铁则更多地影响着光谱的细节特征。

　　通过理解这两种机制的相对贡献，科学家们现在能够更准确地预测月球不同区域的光学性质变化。例如，在月球的磁性异常区，太阳风的影响可能较弱，因此这些区域的颜色变化可能主要受陨石撞击的影响。相反，在月球赤道地区，太阳风辐照更为强烈，小粒径纳米铁的形成可能更为显著。

　　此外，这项研究还为理解月球阴影区的演化提供了新思路。在永久阴影区，由于缺乏太阳风辐照，月表光谱的颜色变化可能主要由陨石撞击主导，这对于探索月球极地地区的水冰资源具有重要意义。