撞击是太阳系最普遍且最重要的外营力，贯穿行星的形成与后续演化过程。小行星撞击会产生极端的高温和高压条件，导致靶岩产生冲击变质效应，例如变形、分解、相变、熔融与汽化；反过来，这些冲击产物，尤其是高压矿物，能够揭示撞击事件的温度、压力以及冷却历史等重要信息。月球表面可见上百万个撞击坑，说明月球经历过强烈的小行星撞击。然而，与受到冲击的普通球粒陨石和火星陨石相比，月球样品（包括月球陨石与返回月球样品）之前仅发现少量的高压相变，且报道的高压相大多是以孤立的形式存在。这与理论预期不符，极大地限制了我们对月球上大尺度冲击效应和极端环境下矿物演化的理解。

中国科学院地质与地球物理研究所电子显微镜实验室谷立新高级工程师、行星科学与前沿技术重点实验室林杨挺研究员、深层油气理论与智能勘探开发重点实验室李金华研究员及团队成员，通过先进的电子显微学技术结合拉曼光谱，在月球陨石NWA 3170样品中发现了大量新的高压矿物相（表1）。这一发现革新了月球样本中高压矿物形成和保存的认知。

‌表1 月球样品中的高压矿物（参考文献见原文）

研究表明，其中一部分高压矿物，如林伍德石（Ringwoodite）、阿伦斯石（Ahrensite）、涂氏磷钙石（Tuite）、谢氏超晶石（Xieite）和镁铁榴石（Majorite）是通过固态转变形成的（图2），而其他高压相则是从熔体结晶或者难以判断其具体形成机制。通过矿物组合反演，该陨石至少经历了‌22–24 GPa和‌~2000 ℃的极端环境，冷却时间极短，估算小于15 ms。结合年代学、光谱学数据，推测该陨石源自月球风暴洋克里普地体的Le Verrier D陨石坑边缘，撞击体直径约40米，形成了直径300–600米的陨石坑。该陨石的前驱体在2.9 Ga左右形成，直到160 Ma左右发生了第二次撞击才将其从月球抛射出来，随后经历漫长的旅行到达地球。这一结果为月球中晚期撞击历史提供了关键证据和约束。

图2 辉石-铁镁榴石固态相变特征

月球样品中高压矿物的稀缺可能有两个原因。一方面，大多数月球陨石的发射速度低于地月系统的逃逸速度。当月球喷出物以较高的速度发射时，它们往往会进入独立的日心轨道，这大大降低了到达地球的可能性。另一方面，月球表面有一层松散的月壤风化层。冲击实验表明，多孔物质在遭受冲击时的温度升高幅度远大于非多孔物质。例如，在高孔隙的月球风化层上，平均峰值压力为~10 GPa的冲击能够达到1473 K的冲击温度。然而，高温不利于大多数高压矿物的保存，如造成瓦兹利石向橄榄石的反向转化。这也可能是月球样本中高压矿物稀缺的一个关键原因。因此，具有适当能量的撞击加上独特的冷却历史是月球样品中高压矿物形成和保存的关键因素。此外，月球陨石通常比返回的样本显示出更高的冲击等级。对这种现象的一种解释是位置偏差，其中月球陨石代表随机的全球抽样，而返回的样本来自月球表面的有限区域。或者，这更可能归因于样本收集的差异，因为月球陨石是通过撞击从月球上喷射出来的，而不是直接采集的。

另外，研究团队还在样品中发现了大量亚微米尺寸的金属铁（图3），它们都是由撞击直接形成的，而非传统的微陨石撞击或太阳风辐照的产物，表明大型撞击事件尤其是月球早期大型撞击可能对全月的金属铁有显著贡献，并显著影响月球光谱特性与磁学性质。

未来，通过对陨石及返回月壤的矿物微区分析，有望进一步揭示月球高真空高还原条件下独特的冲击效应，并拓展人们对极端条件下物质演化的理解。

图3 熔脉中的高压相和纳米金属铁

研究成果近期发表于国际学术期刊CEE（谷立新^*，王念，林杨挺^*，田恒次，唐旭，周湛，李晓光，贾丽辉，徐于晨，胡森，李金华^*. Abundant high-pressure minerals and submicroscopic metallic iron discovered in a shocked lunar meteorite [J]. Communications Earth & Environment,2025,6: 915. DOI: 10.1038/s43247-025-02876-z.）。研究受国家自然科学基金项目(42230206、42241105、42103035)和中国科学院地质与地球物理研究所重点部署项目(IGGCAS-202101、IGGCAS-202401)的共同资助。