嫦娥五号月壤发现“蘑菇状”晶体结构，揭示月球极端晶体生长新机制

ITCOW牛新网 1月15日消息，据《中国科学报》报道，中国科学院院士、中国科学院广州地球化学研究所研究员何宏平团队，在嫦娥五号月壤样品中首次发现了一种奇特的晶体生长现象：铬铁矿纳米晶体可从橄榄石表面向外生长，形态酷似雨后蘑菇。这一研究成果已于1月1日发表在《美国矿物学家》期刊上。

研究团队通过高分辨透射电镜，清晰记录了这种“蘑菇状”晶体结构的微观形态。以下为研究中关键的观察结果：

单一纳米球结构（图A和B）：显示零价铁纳米颗粒（npFe⁰）和陨硫铁（troilite）清晰附着在橄榄石表面，形成独立的纳米级颗粒。
复合结构形成（图C和D）：纳米颗粒逐步与基底（如橄榄石）连接，产生更加复杂的界面特征，箭头处显示了这种附着界面的细节。
蘑菇样枝晶生长（图E、F、G）：铬铁矿构成“茎”，其顶部附着陨硫铁与零价铁纳米球，整体酷似一株蘑菇。图像中还标注了“茎”（chromite）和“伞盖”（npFe⁰和troilite）的组成及结构关系。

论文中还提供了一张示意图（下图），将纳米结构与现实中的蘑菇形态相对比。图中清晰标注了“茎”“伞盖”“菌褶”等结构，与纳米级“蘑菇”的生长方式一一对应，生动地揭示了这种特殊晶体的形成机理。

研究提出，这种蘑菇状结构是在极端非平衡条件下生成的，利用物相内部的杂质离子，在非均质界面上实现新矿物相的定向生长。这一过程首次揭示了多相体系中晶体定向附着现象的可能性，打破了此前仅限于均相体系的理论框架。

研究团队指出，这种生长机制在月球风化层中可能较为普遍，并会显著影响月球表面矿物的组成和元素分布。同时，这种“蘑菇状”结构可作为极端非平衡条件下晶体生长的标志，为探索火星、小行星等无大气天体的晶体形成机制提供了新思路。

团队采用了原位聚焦离子束制样技术，从嫦娥五号月壤角砾岩碎屑中提取样品，结合高分辨透射电镜和电子能量损失谱探测，详细解析了晶体的微观结构。这些先进技术手段使得纳米级晶体的生长过程得以清晰呈现，为研究复杂矿物界面提供了有力支持。

嫦娥五号样品的这一新发现，再次彰显了月球探测的科学价值，同时或将为研究极端条件下的晶体生长机制开辟新的方向。