月亮生锈了，这都是地球的错

对生锈的新调查月亮暗示地球是罪魁祸首。

从地球泄漏的氧气可能是铁转化为赤铁矿（Fe₂O₃）在月球两极。实验室模拟发现，这是赤铁矿丰度和分布模式的唯一解释，为我们提供了了解地球和月球之间复杂化学交换的新窗口。

“我们进行了一系列氧气和氢气辐照实验，以模拟月球表面辐照过程。”编写团队由中国澳门科技大学行星科学家曾贤迪领导。

“我们的实验首次证明了赤铁矿矿物的形成和还原。”

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令人震惊的发现赤铁矿在月球上制作几年前.赤铁矿是由铁氧化形成的，这一过程通常被称为生锈。这种矿物在地球上广泛存在，但月球没有大气层，只是一个薄薄的外逸层，并且不含氧气。

此外，月球不断受到来自太阳风的氢流轰击。氢气是一种还原剂将其电子“捐赠”给与之相互作用的材料。氧化是由于电子损失而发生的——因此，即使存在所有正确的元素才能在月球上发生氧化，太阳风也应该抵消它。

赤铁矿存在的一种可能解释涉及地球。推动地球磁层的太阳风导致所述磁层的结构向地球后面向与太阳相反的方向延伸。这磁尾还含有以下颗粒从地球大气层中泄漏.

满月期间，地面氧离子击中我们的月球卫星当它穿过地球的磁尾时。同时，坐在地球的阴影下意味着 99% 的太阳风被阻挡到达月球。

从理论上讲，这意味着月球每月大约有五天受到氧气轰击，同时经历氢轰击的减少——这是赤铁矿的潜在原因。

为了在实验室中对此进行测试，研究人员向富含铁的矿物投掷氧离子，以模仿地球风在地面磁尾中的影响。

他们选择辉石、橄榄石、钛铁矿、三氧化石和铁陨石作为已知存在于月球上的铁矿物的类似材料。他们还试验了磁铁矿（Fe₃O₄），证实该矿物是金属铁和赤铁矿之间的中间步骤。

结果表明，氧离子能够氧化金属铁、钛铁矿和三铁矿，但金属铁的效果明显更强。同时，辉石和橄榄石等含铁硅酸盐根本没有形成赤铁矿，表明该过程是选择性的。

“我们的实验结果提供了强有力的证据，证明赤铁矿可以通过氧离子照射在月球表面形成。地风是月球上高能氧离子的主要来源，它充当氧化剂，驱动各种矿物的氧化，包括月球风化层中丰富的金属铁和含铁氧化物和硫化物。研究人员在他们的论文中写道.

“尽管这些含铁矿物可能以微粒或小晶体的形式出现在月球风化层中，但它们在暴露于地球风时会直接氧化。”

为了确定太阳风的恢复是否能够足够快地逆转这一过程以抵消它，研究人员以不同强度向赤铁矿发射了氢离子束。模仿地球风的高能光束能够逆转氧化过程，但模仿太阳风的低能光束却不能。

这表明太阳风无法逆转地球氧气周期性流入引起的月球铁锈。这也解释了为什么赤铁矿集中在月球两极附近：地球的磁尾将氧离子引导到高纬度地区，同时将许多氢离子偏转。

这项研究还可能解开有关月球赤铁矿的另一个谜团。它经常出现在水附近，科学家们认为这是赤铁矿的可能原因。

曾和同事在他们的还原实验中发现水是一种副产品：当他们开火时高能量赤铁矿中的氢气，氧气从铁中分离并与氢气结合。这表明月球赤铁矿附近的水是赤铁矿还原的副产品。

那里有很多值得探索的地方。月球上的赤铁矿甚至可能记录了地球大气层中氧气的历史，其历史可以追溯到大氧化事件大约 24 亿年前。

“通过地球风辐射形成赤铁矿（以及潜在的磁铁矿）强调了地球和月球之间的物质交换，由于它们耦合的磁层之间的相互作用，这种交换可能已经持续了 40 亿多年，”研究人员写道.

“这些发现强调了进一步研究月球风化层与星际等离子体相互作用的必要性。更重要的是，月船三号近期成功着陆在南纬 69°，以及即将到来的中国嫦娥七号任务以月球南极为目标，为加深我们对相互交织的历史的理解提供了充满希望的机会。

该研究已发表在地球物理研究快报.

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