中科院物理研究所近日發布消息，揭秘了嫦娥五號帶回的月壤樣品中的天然玻璃物質。大家可能不知道，玻璃是自然界中普遍存在的天然物質，月球表面就有火山噴發、地質運動、隕石撞擊等活動產生的豐富的玻璃物質，甚至可以穩定存在億萬年。

對於嫦娥五號帶回的迄今最高緯度、最年輕的月壤樣品，中科院物理研究所、北京凝聚態物理國家研究中心開展了系統的物質科學研究。

通過綜合分析月壤中玻璃/非晶物質的形態、成分、微觀結構和形成機制，研究團隊發現了多種類型、不同起源的月球玻璃物質，構建了月壤玻璃/非晶相的分類目錄，並從玻璃形成的角度揭示了採樣點月球表面的空間環境特徵及其對月表物質的改造作用。

研究發現，月球表面存在著固、液、氣多種轉變路徑的玻璃起源。

月球表面頻繁遭受隕石及微隕石撞擊，導致礦物熔化和快速冷卻，產生了各種形態的玻璃物質，包括旋轉形狀的玻璃珠（球狀、橢球狀、啞鈴狀等）、氣孔構造的膠結質、流體形態的濺射物等。

這些撞擊起源的玻璃物質，記錄了月球表面從數千米到納米的多尺度撞擊事件，而相關凝固玻璃的形態，取決於撞擊溫度主導的玻璃形成液體的粘度，由此可反演隕石的撞擊強度。

嫦娥五號月壤中球狀、橢球狀、啞鈴狀等旋轉特徵的玻璃珠

嫦娥五號月壤中不同長徑比的玻璃纖維

尤为值得注意的是，嫦娥五号月壤中的玻璃物质，具有一些和美国阿波罗月壤显著不同的特征。

首先，研究團隊在嫦娥五號月壤中首次報導了天然存在的玻璃纖維。

這些具有超高長徑比的玻璃纖維，形成於撞擊過程中粘稠液體的熱塑成型，就像是實驗室中通過熱拉拔的方法製造非晶絲一樣。

和低長徑比的玻璃珠相比，形成玻璃纖維的液體粘度更高，意味著對應的撞擊溫度和撞擊速率更低，反映了月球表面較為溫和的微撞擊事件。

這些天然的玻璃纖維證明，月壤具有良好的玻璃形成能力和優異的加工成型特性，肯定了在月球表面就地取材利用月壤加工生產玻璃建材的可行性，將為未來月球基地建設提供重要支撐。

此外，嫦娥五號月壤表面的納米沉積非晶層，遠薄於阿波羅月壤樣品，而且幾乎不含有難熔元素以及納米金屬鐵顆粒，僅由Si和O組成。

這說明，氣化月表物質的微隕石撞擊強度更低，導致每次撞擊事件產生的熱蒸汽量更少，而且溫度更低不足以氣化其他難熔元素。

這一發現不僅成功解釋了嫦娥五號月壤高風化程度和低玻璃含量的矛盾，也對著陸區月球表面的太空風化、光譜特徵和水含量等科學問題的研究具有指導意義。

嫦娥五號月壤顆粒表面的氣相沉積非晶層

月球表面各類玻璃物質的不同起源示意圖