中国科学院院士、广州地球化学研究所研究员何宏平领导的团队，近期在嫦娥五号带回的月壤样品中发现了一种前所未见的晶体生长现象。这一发现首次揭示了月表的铬铁矿纳米晶体能够像蘑菇一样从橄榄石表面垂直生长。这一研究成果已于2024年1月1日发表于《美国矿物学家》期刊，标志着月球矿物学研究的一个重要突破。
从嫦娥五号月壤样品中提取线索
在此次研究中，何宏平团队采用了先进的原位聚焦离子束制样技术，从嫦娥五号带回的月壤角砾岩碎屑中提取样品。随后，研究人员使用电子能量损失谱探测系统和高分辨透射电镜对样品进行了微观级别的矿物学分析。通过这些高精度的技术手段，研究团队在样品中首次观察到一种特殊的晶体生长现象——铬铁矿和其他矿物相的纳米晶体在橄榄石表面生长，形成类似蘑菇形状的枝晶结构。
罕见的枝晶结构及其成因
研究团队发现，月壤样品中存在由铬铁矿、陨硫铁纳米球以及零价铁纳米球组成的枝晶结构。这些晶体呈现出类似蘑菇的外观，垂直从橄榄石表面向外生长，表现出极为特殊的生长模式。这种生长现象打破了以往对晶体生长的认知，因为它发生在多相体系内，并且是在极端非平衡条件下形成的。
在这种特殊的生长机制下，原有的物相通过杂质离子的作用，在原物相之间的非均质界面上催生出新的矿物相。这一过程展示了晶体生长的新方式，说明定向附着不仅可以发生在均相体系中，还能在多相体系中产生类似的效果，为晶体生长理论的补充与拓展提供了新的视角。
极端非平衡条件下的生长新机制
这一发现的核心意义在于，它揭示了一种在极端非平衡条件下发生的晶体生长新机制。这一机制不仅挑战了传统的晶体生长观念，也为未来对无大气天体表面以及其他极端环境下的晶体生长研究提供了宝贵的参考。月球表面由于频繁的撞击活动，其表面环境极为特殊，因此这类奇特的晶体生长现象可能在月球风化层中普遍存在，并影响月表的矿物组成及元素分布。
对未来研究的启示
此次研究的另一个重要意义在于，月表的“蘑菇”晶体结构可能成为极端非平衡结晶过程的指示性标志，为今后在月球以及其他无大气天体上的晶体生长机制研究提供了新的线索。未来，科学家们或许能够借此发现，进一步探索月球表面以及其他极端环境下的矿物演化与元素分布规律。
综上所述，何宏平团队的这一发现不仅为月球科学研究提供了重要的新视角，也为矿物学、晶体学等领域的理论发展提供了新的启发。随着对这些新机制的深入研究，科学家们有望揭示更多未知的宇宙奥秘。
