月球正在生锈，这全是地球的“错”

https://www.dprenvip.com/wp-content/uploads/2025/09/rusty-moon.jpg一项对月球铁锈的新研究表明，地球可能是罪魁祸首。
从地球泄漏出的氧气很可能是导致月球两极的铁转化为赤铁矿（Fe₂O₃）的原因。实验室模拟发现，这是赤铁矿的含量及其分布模式的唯一解释，为我们了解地球与月球之间复杂的化学交换提供了新窗口。

“我们进行了一系列氧气和氢气辐照实验，以模拟月球表面的辐照过程，” 由中国澳门科技大学行星科学家曾宪迪领导的团队写道。
“我们的实验首次展示了赤铁矿矿物的形成与还原过程。”

几年前，人们震惊地在月球上发现了赤铁矿。赤铁矿由铁的氧化形成，这个过程更通俗的说法是生锈。这种矿物在地球上广泛存在，但月球没有大气层，只有稀薄的外逸层，且不含氧气。
此外，月球不断受到太阳风带来的氢流轰击。氢是一种还原剂，会将其电子 “捐赠” 给与之相互作用的物质。氧化是由于电子的损失而发生的，所以即使月球上存在氧化所需的所有正确元素，太阳风也应会抵消氧化作用。

赤铁矿存在的一种可能解释与地球有关。太阳风推动地球的磁层，使得磁层结构在地球背向太阳的方向拖曳而出。这条磁尾也包含从地球大气层泄漏出的粒子。
在满月期间，当月球卫星穿过地球磁尾时，地球的氧离子会撞击它。与此同时，处于地球阴影中意味着99% 的太阳风被阻挡，无法到达月球。
理论上，这意味着月球每月大约有五天受到氧气轰击，同时氢轰击减少，这是形成赤铁矿的一个潜在条件。

为了在实验室中测试这一点，研究人员将氧离子射向富含铁的矿物，以模拟地球风在地球磁尾中的作用。
他们选择了辉石、橄榄石、钛铁矿、陨硫铁和铁陨石作为已知存在于月球上的铁矿物的模拟材料。他们还对磁铁矿（Fe₃O₄）进行了实验，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、钛铁矿和陨硫铁，但对金属铁的作用明显更强。与此同时，辉石和橄榄石等含铁硅酸盐根本不会形成赤铁矿，这表明该过程具有选择性。

“我们的实验结果提供了有力证据，表明赤铁矿可以通过氧离子辐照在月球表面形成。地球风作为月球上高能氧离子的主要来源，充当氧化剂，推动各种矿物的氧化，包括月球风化层中大量存在的金属铁、含铁氧化物和硫化物，” 研究人员在论文中写道。
“尽管这些含铁矿物可能以微粒或小晶体的形式存在于月球风化层中，但它们在暴露于地球风时会直接发生氧化。”

为了确定太阳风恢复后是否能足够迅速地逆转这一过程以抵消其影响，研究人员以不同强度向赤铁矿发射氢离子束。模拟地球风的高能束能够逆转氧化过程，但模拟太阳风的低能束则不能。
这表明太阳风无法逆转由地球氧气周期性流入导致的月球铁生锈。这也解释了为什么赤铁矿集中在月球两极附近：地球磁尾将氧离子导向高纬度地区，同时使许多氢离子偏离。

这项研究或许还能解开关于月球赤铁矿的另一个谜团。赤铁矿常出现在水附近，科学家曾认为水可能是赤铁矿形成的一个原因。
曾宪迪及其同事在还原实验中发现水是一种副产品：当他们用高能氢轰击赤铁矿时，氧从铁上脱离并与氢结合。这表明月球赤铁矿附近的水是赤铁矿还原的副产品。
这其中还有许多有待探索之处。月球上的赤铁矿甚至可能记录了地球大气中氧气的历史，这可以追溯到大约24亿年前的大氧化事件。

“通过地球风辐照形成赤铁矿（以及潜在的磁铁矿）突显了地球与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多亿年，” 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，最近月船3号成功在南纬69° 着陆，以及中国即将开展的针对月球南极的嫦娥七号任务，为深化我们对这段交织历史的理解提供了良好机会。”
该研究已发表在《地球物理研究快报》上。