检查中国嫦娥六号任务采集的月壤的科学家发现，在微观撞击玻璃中保存着一种出乎意料的铁形态。

月球玻璃中捕获的铁微小颗粒可能保存月球古代磁历史的证据。研究嫦娥六号返回土壤的科学家识别出面心立方γ-Fe，这是一种此前从未在天然月球样品中确认的异常金属铁形态。

这一发现尤其出乎意料，因为γ-Fe通常只在高温下存在，并在冷却时转变为不同的晶体结构。然而研究人员发现，这种铁相在月球表面撞击形成的微观玻璃颗粒内部得以保存。

一种异常铁相如何在月球上存留

中国科学院合肥物质科学研究院（HFIPS）强磁场科学中心杜海峰教授领导的研究人员检查了含有大量纳米级铁颗粒的撞击玻璃。利用聚焦离子束制备、透射电子显微镜和化学分析，他们确认γ-Fe是所研究的两个玻璃样品中的主要铁相。研究结果于9月16日发表在《美国国家科学院院刊》（PNAS）上。

在正常条件下，γ-Fe随温度下降转变为α-Fe。团队提出，月球撞击产生的极端条件可能阻止了这种转变。熔融物质的快速冷却、少量碳和其他元素以及周围玻璃态基质，可能有助于在月球表面保存这种异常晶体结构。

微观铁颗粒可能记录古代磁性

科学家还研究了这些颗粒能否保留磁信息。利用离轴电子全息术——一种可在极小尺度上绘制磁场的技术——他们检查了单个γ-Fe纳米颗粒的磁结构。相对较大的颗粒表现出稳定的单涡旋磁态，其磁化呈环流状排列。在暴露于外部磁场时，它们也保持了稳定的磁响应。

研究团队成员、HFIPS的李龙博士表示：“这一微小的磁性化石可能有助于我们更好地理解月球古代磁历史。”

月球撞击玻璃中隐藏的新证据

尽管月球不再拥有全球磁场，其岩石和土壤含有能够保存过去条件信息的磁性矿物。新识别的γ-Fe扩展了科学家在重建这段历史时可研究的材料范围。

由于γ-Fe和α-Fe在不同物理条件下形成并表现出不同的磁性质，它们可能保留月球撞击事件不同阶段的记录。还需要进一步研究以确定这些矿物保存古代磁信号的可靠性，以及它们能揭示月球磁性演化的哪些信息。

Pengfei Liu, Ziliang Jin, Zheng Gong, Long Li, Kang Wang, Xiandi Zeng, Jing Liu, Dongsheng Song, Haifeng Du, Kelei Zhu, Chuanxin Yan, Jinhua Li, Keke Zhang, Wyn Williams and Ann M. Hirt. Magnetic vortex state of natural lunar γ-Fe. Proceedings of the National Academy of Sciences, 16 September 2026. DOI: 10.1073/pnas.2608395123.