如何判断歧化反应能否进行(判断物质能否发生歧化反应)

如何判断歧化反应能否进行(判断物质能否发生歧化反应)插图图为分析研究过程。中国科学院地球化学研究所供图

本报贵阳9月3日电(记者蒲)中国科学院地球化学研究所2日晚宣布，通过与昆明理工大学的联合研究团队，对嫦娥五号采集的月壤粉末中的铁橄榄石颗粒进行了深入细致的分析，首次证明了纳米级金属铁的存在是月壤发生歧化反应的原因。纳米级金属铁歧化原因的发现和确认，革命性地改变了学术界几十年来对月球土壤中金属铁形成机制的现有认识。这一成果于9月1日发表在国际学术期刊《自然·天文学》上。

图为分析研究过程。中国科学院地球化学研究所供图

近年来，中国科学院地球化学研究所研究团队对纳米级金属铁的形成机理开展了持续的研究工作。通过地面模拟实验和陨石研究等技术手段，分别验证和确认了金属铁的汽化沉积、辉石的原位分解和歧化反应等多种成因机制。

据介绍，根据此前阿波罗等月球土壤样品的研究结果，月球土壤中的纳米相铁颗粒(np-Fe0)主要是由陨石和微陨石轰击引起的气相沉积或太阳风主要成分氢离子注入引起的还原形成的。前者因大量月壤样品的分析和模拟结果的验证而得到学术界的广泛认可，而后者至今缺乏足够的直接证据和机制解释。

图为分析研究过程。中国科学院地球化学研究所供图

嫦娥五号月壤是44年来从月球返回的样品，与阿波罗等月壤在采样区域位置、矿物组成和演化历史等方面都有所不同，可能为研究纳米级金属铁的成因机制提供新的证据。它是铁橄榄石中嫦娥五号月壤的主要含铁矿物之一，在阿波罗等月壤中也很少见，因此被选为重点研究对象。

首先，研究团队在一些铁橄榄石颗粒的无定形层中发现了由原位热分解引起的简单金属铁，这为嫦娥五号月壤中存在具有新成因机制的纳米金属铁提供了直接证据。相关研究成果发表在2022年2月的《地球物理研究快报》杂志上。随着工作的不断深入，研究团队在一颗铁橄榄石颗粒表面发现了亚微米尺度的微撞击坑。同时，表面熔融溅射物较少，保持了冲击改性的特点。

图为分析研究过程。中国科学院地球化学研究所供图

研究团队结合月球表面的极端环境、撞击器的残留物和撞击坑底部熔融层的特征，对铁元素的反应过程进行了如下判断:斜长岩在撞击铁橄榄石的过程中形成了多个次级微撞击坑，撞击过程中的高温高压导致铁橄榄石熔化，其中的二价铁离子歧化形成单质铁和三价铁离子，其中单质铁成核为纳米相铁。

同时，理论计算结果表明，二次撞击坑的形成速度低于3.0 km/s，由于低速撞击广泛存在于太阳系中，对于研究月球中元素金属铁的形成机制具有广泛的参考意义，特别是在外太阳系的极地永久阴影区、小行星和固体天体表层土壤中。(完)

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