經(jīng)過成千上萬年的風(fēng)吹,、日曬和雨淋,，一塊堅硬的巖石最終會風(fēng)化成肥沃的土壤。風(fēng)化作用雖然短時間內(nèi)不易察覺,，但卻一直改變著地球上的地形地貌,。

不僅地球，月球上的風(fēng)化作用每天也都在上演,。利用多種電鏡技術(shù),，我國科研人員“看清”了嫦娥五號月球樣品背后的太空風(fēng)化作用機(jī)制。相關(guān)研究成果近日在線發(fā)表于《地球物理研究快報》,。

“數(shù)十億年來,，月球表面遭受了強(qiáng)烈的太空風(fēng)化作用，包括微隕石撞擊,、太陽風(fēng)及銀河宇宙射線的輻射,。這些過程極大地改變了月球表面物質(zhì)的形貌、結(jié)構(gòu)和化學(xué)成分?！?/span>4月11日,，中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所高級工程師谷立新告訴科技日報記者。

類似于地球上的土壤主要是巖石受到風(fēng)化作用演變而來,，月壤也是月巖經(jīng)過長期的太空風(fēng)化作用形成的,。因此，通過研究月壤,，可以深入理解撞擊和太陽風(fēng)輻射與月球表面物質(zhì)的相互作用過程與機(jī)理,，認(rèn)識月球表面物質(zhì)演化和空間環(huán)境變化過程。

然而,，“由于月壤顆粒的尺寸微小且微觀結(jié)構(gòu)復(fù)雜,，難以區(qū)分微隕石撞擊和太陽風(fēng)輻照的特征差異，目前科學(xué)家對太空風(fēng)化作用機(jī)制的認(rèn)識還不夠清晰,?！惫攘⑿聫?qiáng)調(diào)。

更重要的是,，美國阿波羅計劃、蘇聯(lián)月球號采集的樣品都處于月球的低緯度范圍,，而嫦娥五號采樣點(diǎn)位于中緯度,。谷立新表示，嫦娥五號樣品為月球不同緯度的空間風(fēng)化研究提供了獨(dú)特的視角,。

為此,，研究人員利用單顆粒樣品操縱、掃描電鏡形貌觀察,、聚焦離子束精細(xì)加工,、透射電鏡結(jié)構(gòu)解析等一系列分析方法，獲得了單個嫦娥五號月壤顆粒表面的硅酸鹽,、氧化物,、磷酸鹽和硫化物的太空風(fēng)化作用信息。

“同一個月壤顆粒上的這些物質(zhì),，受到太空輻照條件的影響是一致的,，為我們進(jìn)行對比研究提供了基礎(chǔ)?！惫攘⑿抡f,。

研究結(jié)果顯示，長時間暴露在外的月壤顆粒表面的礦物相都存在富含硅,、氧元素的再沉積層,，往下是太陽風(fēng)輻照損傷層,。但是，“太陽風(fēng)輻照損傷層的結(jié)構(gòu)和化學(xué)成分變化與基體礦物的種類有關(guān),?！惫攘⑿聫?qiáng)調(diào)。

結(jié)合單顆粒表面的硅酸鹽,、氧化物,、磷酸鹽等物質(zhì)形貌及內(nèi)部結(jié)構(gòu)的分析，研究發(fā)現(xiàn),，月壤的太空風(fēng)化作用主要是受到微隕石撞擊,、太陽風(fēng)及宇宙射線的輻照等因素的共同作用。“然而,，這些作用的各自貢獻(xiàn)則需要借助于精細(xì)的形貌和結(jié)構(gòu)表征才能區(qū)分,。”谷立新坦言,。

通過與阿波羅樣品的分析結(jié)果進(jìn)行對比,，研究人員發(fā)現(xiàn)，嫦娥五號月球樣品和阿波羅樣品的表層微觀結(jié)構(gòu)特征沒有表現(xiàn)出較大的差異,。“這為月球中緯度的太空風(fēng)化作用提供了更多的認(rèn)識,，也為月球遙感光譜校正模型在月球中緯度的適用性提供了支撐?！惫攘⑿抡f,。

但是，微觀結(jié)構(gòu)的相似性并不意味著月壤表面保存的太陽風(fēng)注入水沒有差異,，關(guān)于太陽風(fēng)注入水還需要進(jìn)一步研究,。

同時，谷立新表示,，由于空間風(fēng)化效應(yīng)的多樣性,，在將月球的空間風(fēng)化模型擴(kuò)展到其他無大氣行星時，還需要考慮行星物質(zhì)組成和空間環(huán)境的復(fù)雜性,。