中國科學家通過分析嫦娥五號任務返回的“月球樣本”的獨特組成，對了解月球的過去提供了新的見解。

2.8億年前，當一顆小行星或彗星撞擊月球表面時，它在不到一秒的時間內産生了高達40吉帕斯卡(約40萬個大氣壓)的壓力。

這一碰撞不僅在月球表面留下了今天最明亮的隕石坑之一，而且還將一些土壤壓縮成一種特殊形式的二氧化硅，這種二氧化硅被稱爲賽石英，不過在美國阿波羅號和蘇聯月球任務的樣本中從未得到證實。

上個月，貴陽中國科學院地球化學研究所的一個研究小組在《極端條件下的物質與輻射》雜志上報告說，這個過程可能比科學家們之前認爲的要複雜得多。

該論文的主要作者杜蔚說:“這種獨特的礦物質很可能是在阿裏斯塔克斯隕石坑産生的，然後向北噴射到嫦娥五號的采樣點。”

賽石英是在高壓和高溫下生成的，是自然界中密度最大、最堅硬的二氧化硅形式之一。以前，與石英具有相同化學成分的賽石英只在火星和月球隕石中被發現。

杜說，這種礦石可以通過將石英置于100吉帕斯卡的壓力下合成，即地核深處3400公裏處的壓力。

2020年12月，中國的“嫦娥五號”任務從月球面向地球的一面的大片黑暗區域帶回了1.73公斤的月球土壤。2022年，杜和她在貴陽的同事在嫦娥五號樣本中發現了賽石英。

在分析了由中國國家航天局提供的30毫克樣品後，他們檢測出了賽石英和一些斯英石的存在——一種比賽石英密度更大的二氧化硅形式。

杜說:“我們非常驚訝，我們使用了多種方法來確認它是賽石英。”

科學家們在解釋它的存在方面面臨挑戰，因爲雖然賽石英可能是在撞擊中形成的，但碰撞也會導致高溫，在高溫下，這種礦物會變得不穩定，並傾向于逆行成其他形式。

進一步的分析使研究人員相信，月球上的形成過程與實驗室中産生賽石英的過程不同。

杜說，月球上的賽石英可能不是直接從最穩定、最常見的石英中形成的。相反，一些介于兩者之間的結構，比如所謂的α-方英石，可以幫助了這一過程。

杜說:“當撞擊發生時，只需要11吉帕斯卡的最低壓力就能將更常見的α-方英石轉變爲賽石英。然後，溫度繼續上升，部分賽石英變成了斯英石。”

嫦娥五號的著陸點主要是被稱爲玄武岩的火山岩，因此稀有的二氧化硅材料可能不是當地生産的，而是從附近地區轉移過來的。

根據形成賽石英所需的壓力和時間尺度，研究小組認爲它可能起源于一個直徑在3公裏到32公裏之間的隕石坑，具體取決于撞擊角度。

以前的月球探測任務的遙感數據指向了四個候選隕石坑。其中，阿裏斯塔克斯是最年輕的，因此最有可能是來源。“隕石坑需要非常年輕，以避免以後被覆蓋，例如被熔岩覆蓋。”

接下來，杜的團隊希望把重點放在玄武岩上，以幫助回答嫦娥五號樣本帶來的最大謎團之一——爲什麽月球在20億年前仍然活躍，當時許多人認爲它已經變冷並死亡了?

杜說，雖然隕石坑塑造了我們今天看到的月球的奶酪外觀，但它的演變在很大程度上是由火山爆發等內部地質過程驅動的。

通過研究嫦娥五號樣本中的玄武岩，他們希望爲月球的後期演化尋找熱源。線索可能隱藏在嫦娥五號樣品中發現的另一種獨特礦物中，即嫦娥石，它富含磷、钇和稀土元素。

杜說:“我們現在知道，嫦娥石是在玄武岩結晶後期形成的，它在嫦娥五號樣品中相對常見。”

杜說，美國和歐洲的研究人員一直在使用嫦娥五號的數據來模擬玄武岩的結晶。“我很幸運能成爲這一代中國科學家中的一員，能夠研究我們國家帶回的珍貴月球樣本。對我來說，這就像見證曆史。”

與此同時，杜也對中國定于5月發射的嫦娥六號任務越來越興奮。預計它將從月球背面帶回第一批岩石。

“嫦娥六號可以幫助我們理解最大的謎團之一——月球的兩面性:爲什麽它的背面和近面如此不同?我們迫不及待地想知道答案。”