月球上也能炼钢了？嫦娥六号月壤样品中发现赤铁矿，是被撞出来的

2025年11月16日，央视新闻等媒体报道称：国家航天局联合山东大学、中国科学院等科研机构正式发布嫦娥六号月球探测任务的重大科研成果：通过对2024年嫦娥六号从月球背面南极-艾特肯盆地采回的月壤样品进行精细分析，科研团队首次在月球样品中发现微米级的晶质赤铁矿（α-Fe₂O₃）和磁赤铁矿（γ-Fe₂O₃）晶体。

相关论文已登上国际综合性期刊《Science Advances》，这一发现颠覆了人类对月球“超还原环境”的传统认知，为破解月球磁异常成因、重构月球演化历史提供了关键样品实证，也让“月球是否具备类似地球的氧化条件”这一科学命题有了全新答案。

事件背景：从月背“无人区”到科学突破的起点

要理解此次赤铁矿发现的重大意义，首先需聚焦嫦娥六号的采样地点——月球背面南极-艾特肯盆地。作为太阳系岩石质天体中已知最大、最古老的撞击盆地，其直径超2500公里，深度达13公里，形成于约40亿年前的一次巨型天体撞击事件。

由于月球始终以同一面朝向地球，月背长期处于“通信盲区”，此前人类探测器仅能实现飞越探测，直到嫦娥四号实现月背软着陆、嫦娥六号完成月背采样返回，才为人类打开了研究这一“地质宝库”的大门。

2024年嫦娥六号任务成功将约2公斤月背样品带回地球，这些样品来自盆地内部的“年轻”地质单元（形成时间晚于盆地主体），保留了盆地演化后期的关键地质信息。

科研团队通过透射电子显微镜等高精度设备对样品进行微观分析时，意外发现了赤铁矿与磁赤铁矿的晶体颗粒——这两种矿物均属于高价铁氧化物，而月球表面因缺乏大气和液态水，长期被认为处于“超还原环境”，即缺乏氧气，难以形成高价态氧化物，而此前也从未在月球样品中发现原生赤铁矿的明确证据。

深度解析：月球赤铁矿的“非典型”成因

此次发现的核心突破，在于揭示了月球赤铁矿独特的形成机制——它并非像地球“铁锈”那样依赖水和氧气，而是与月球历史上的大型撞击事件直接相关。结合矿物学分析与热力学模拟，科研团队还原了这一“极端环境下的氧化反应”过程，大致如下：

（一）撞击事件创造“瞬时氧化环境”

当大型天体撞击月球表面时，会产生数千万摄氏度的高温和极高压力，瞬间将撞击区域的岩石、矿物气化，形成富含多种元素的“气相环境”。关键在于，这种极端撞击会打破月球表面原有的“还原平衡”——撞击体携带的氧化性物质（如某些含氧化合物）、月球岩石中隐藏的微量氧元素，在高温高压下被激活，使气相环境的“氧逸度”（衡量环境氧化能力的指标）大幅提升，形成短暂但强氧化性的“局部空间”。

（二）铁元素的“氧化-还原”链条

月球岩石中普遍存在陨硫铁（FeS）等低价铁矿物，在撞击形成的高氧逸度气相环境中，这些矿物会发生剧烈的“脱硫氧化反应”：首先，陨硫铁中的铁元素被释放并与激活的氧结合，先形成具有磁性的磁铁矿（Fe₃O₄）和磁赤铁矿（γ-Fe₂O₃）——这两种矿物正是此次发现的“中间产物”；随着撞击后环境温度逐渐降低，部分磁赤铁矿进一步氧化、结晶，最终形成稳定的晶质赤铁矿（α-Fe₂O₃）颗粒，其粒径仅为微米级，需通过高分辨率电子显微镜才能观察到。

（三）与地球“铁锈”的本质区别

尽管月球赤铁矿与地球“铁锈”的化学成分相同（均为Fe₂O₃），但二者成因存在根本差异：地球铁锈的形成是“缓慢氧化过程”，依赖大气中的氧气和液态水，属于地球环境常温常压下的化学反应；而月球赤铁矿是“极端撞击产物”，依赖瞬时高温高压创造的氧化条件，反应过程仅持续数秒至数分钟，且无需液态水参与。这种“非典型”成因，也解释了为何在月球整体还原环境中，能局部形成高价铁氧化物。

科学价值：从磁异常破解到“月球炼钢”的想象边界

此次赤铁矿发现的意义，远不止“月球也会‘生锈’”这一通俗结论，其对月球科学乃至深空探测的推动作用体现在多个维度，如下：

（一）为月球磁异常提供“矿物载体”证据

长期以来，科学家通过探测器观测，发现在月球南极-艾特肯盆地边缘观测到明显的磁异常现象，但始终无法确定“磁性物质来源”。此次发现的磁铁矿、磁赤铁矿均属于强磁性矿物，且恰好分布在盆地边缘的样品中——这意味着，大型撞击事件形成的磁性铁氧化物，极可能是盆地磁异常的“核心载体”。这一结论填补了月球磁学研究的空白，为构建月球磁场演化模型提供了关键依据。

（二）重构月球氧化还原历史

传统观点认为，月球自形成以来始终处于“超还原环境”，但此次在月背样品中发现赤铁矿，证明月球表面存在“局部氧化事件”——即大型撞击可周期性地为月球创造氧化条件，使低价铁矿物转化为高价氧化物。这种“还原-氧化交替”的过程，可能贯穿月球40亿年的演化史，为研究月球内部物质循环、大气演化（早期月球可能存在短暂稀薄大气）提供了新视角。

（三）“月球炼钢”的科学边界与想象

随着赤铁矿的发现，有观点好奇“月球是否具备炼钢条件”——从科学角度看，这一设想仍面临多重现实障碍。首先，此次发现的赤铁矿为微米级颗粒，且分散在月壤中，含量极低，不具备工业开采价值；其次，炼钢需要持续的高温、还原剂（如焦炭）和稳定的氧气供应，而月球表面缺乏这些基础条件，即使人工创造环境，其成本也远超地球炼钢，所以，用它在月球上炼钢是不现实的。

不过，这一发现仍具有潜在应用价值：未来若在月球建立基地，赤铁矿可作为“天然氧源”——通过高温分解赤铁矿获取氧气，为深空探测提供资源支持，这比从地球运输氧气可能更具经济性。

此次嫦娥六号的成果，为月球科学研究开辟了新方向。接下来，科研团队将进一步分析赤铁矿的同位素组成，通过氧同位素比值追溯其形成时的“氧来源”（是撞击体携带还是月球本土产生）；同时，结合嫦娥六号的着陆区地质背景，还原南极-艾特肯盆地在不同历史时期的撞击活动频率，为理解太阳系早期“撞击轰炸期”的天体演化规律提供参考。

从更宏观的视角看，此次发现再次证明月球背面是“科学探测的富矿”——后续月球探测任务可聚焦南极-艾特肯盆地的不同区域，通过多地点采样，构建更完整的月球氧化反应空间分布图谱；同时，这一研究也为火星、小行星等其他天体的氧化环境研究提供了“月球样本”，助力人类探索太阳系内天体的共性与差异。

消息来源：《央视新闻》11月16日报道《嫦娥六号月球样品中首次发现晶质赤铁矿》