最近在月球上发现了一些在材料科学中很有价值的地球上没有的新矿物。
[1]太空风化是月球及太阳系其它无大气天体表面的重要改造过程之一,包括微陨石轰击、太阳风离子注入、高能宇宙线作用等。月球表面的微陨石粒径小(~1-200 μm),速度快(>15-20 km/s),通量大(~500-2000 t/y)。高速微陨石轰击月壤,可通过高温熔融、破碎、气化、沉积、胶结等机制改造月壤的物质组成、成分、光谱、物理性质等。
中国科学院地球化学研究所,澳门科技大学和广东工业大学的研究者合作,对嫦娥5号月壤颗粒进行了探究,在月壤玻璃珠表面微陨石撞击坑中发现一系列含钛的蒸发沉积颗粒。透射电子显微镜分析结果显示,这些含钛颗粒包括三种纳米矿物:金红石 ,三方 ,三斜 。后两种矿物从未在地球上的天然地质样品中发现。在材料科学领域, 是一种很有价值的光催化薄膜材料。
研究揭示了月壤中这些含钛纳米矿物的形成过程:高速微陨石轰击月表钛铁矿颗粒,形成铁、钛、氧等的复杂粒子环境,随后 , 和 形成上述三种纳米矿物。这种设想得到了实验室脉冲激光沉积制备氧化钛薄膜方法的支持。具体来说,在氧气氛中使用脉冲激光烧蚀钛可以得到氧化钛薄膜。在脉冲激光照射下,钛熔化成等离子体蒸汽,而在微陨石的高速轰击下,钛铁矿也是熔化成等离子体蒸汽,这两个过程是很类似的。
三方 和三斜 是月球返回样品中首次发现(有些后来在地球上也发现了)的第7和8种新矿物,前6种是1970年发现的阿尔马科矿,由Apollo 11号带回;1970年发现的三斜铁辉石,由Apollo 11号带回;1971年发现的静海石,由Apollo 11号和Apollo 12号带回;1989年发现的吉冈石,由Apollo 14号带回,2002年发现的自然铈,由月球24号带回;2022年发现的嫦娥石,由嫦娥5号带回。