太阳能把热量传到地球，但为什么太阳到地球之间的太空是寒冷的？
太阳表面的温度可以达到6000℃，但是，太阳到地球之间的温度却只有零下270℃。
然后地球表面的温度最热可以达到55℃。
那么问题来了，这些能量是怎么传递的，为什么中间的太空会这么寒冷？
或许，热量的传递比我们想象中的复杂，温度本身也是。
热量与温度
宇宙中充满了各种恒星，它们一个个宛如巨大的发热体，向外传递着自己的热量。
这些热量会被传递到其他天体上，比如行星、小行星甚至是看起来冰冷的彗星。
但是，恒星却无法将它与行星之间的太空加热，这是为何。
太空零下270℃的低温到底是怎么回事？
举个例子，提到太阳系中最热的行星，大家会第一时间想到水星，因为它距离太阳最近。
然而根据对水星的探测发现，水星正对着太阳的一面的确非常热，能够达到惊人的428℃。
然而背对着太阳的一面却能冷到零下190℃，比地球上最冷的地方都要冷。
为什么距离太阳的最近的水星，竟然会出现如此巨大的温差呢？
这就不得不提到热量的传递和温度的表现。热量的传递途径有三种方式，最常见的就是热传导，比如人们炒菜做饭，通过直接接触热源获得热量。
第二种是热对流，主要发生在流体上，比如我们常听到的什么西伯利亚冷空气、副热带高压、秘鲁寒流、墨西哥湾暖流等。
第三种热传递方式就是热辐射，这一种热传递不需要介质，是宇宙中热量的常见传递模式。
那么物体的温度是怎样表达出来的呢？答案就是物质内部粒子的运动。
运动得越激烈，这个物体的温度就会越高。
任何物体，都是由各种粒子组成的，只不过各种粒子的运动程度不一样。
如果两个物体获得了同样的热量，那么热运动更激烈的那个物体，温度越高。
地球上同一个地方的不同的物质温度会不一样，如赤道上空的温度和赤道地表的温度就不相同。
这是因为地面的温度是土壤和岩石粒子在接收到太阳的辐射热能后，内部运动产生的。
而气温，是大气中的各种气体分子在太阳辐射热的情况下运动，相当于是大气的内能。
由此我们可见，只要内部的粒子在运动，那么物质就会具有温度。而太空环境是真空，热量可以在它之中传递，但是却不会表现出温度。
这也是为什么宇宙中存在这么多恒星，一些恒星还是巨无霸，可是无论如何也不可能将真空加热。
炙热的太阳和寒冷的太空
太阳为什么这么热？是因为太阳就是一个宇宙核电站。
太阳由上万万亿吨氢原子组成，这些氢原子参与聚变反应，释放巨大的能量，这些能量中绝大部分是热能。
太阳的热量是以热辐射的形式传递到各个天体上，因此不需要介质。
太空环境是真空，它不会有粒子接收太阳的热量，也就更不会存在粒子运动，对比其他天体，太空环境过于寒冷。
按理说没有任何粒子运动，此刻的温度应该是绝对零度零下273℃才对，为何太阳到地球之间的温度为零下270℃，多出来的3℃时哪里来的？
太阳到地球之间的太空环境是真空，这个真空并不是指什么物质都不存在的“万物皆空”，而是相对于地球的标准大气压而言。
太空中存在着少量的尘埃，它们某种程度上会获得太阳的一些能量。
只不过这些尘埃在太空中的密度比起天体来说实在是太小了，因此只产生了3℃的温度。
这些尘埃来自太阳系这46亿年的各种撞击，甚至于有的尘埃是最初的星云中残留下来的“元老”。
绝对零度一个物理概念，但是只存在于理论值，现实中的宇宙并没有发现。
太阳的热辐射还有一个特点，沿直线传播，不会转弯。
如果在太空中被其他物体遮挡，那么基本上就接收不到太阳的热量。
比如人类的卫星，当它正对着太阳时，必须忍受太阳直射而来的热量，此时的卫星表面可以达到200℃。
当卫星运转到地球的背面，此时它完全看不见太阳，也接收不到太阳的热量，处于冰冷的太空环境中，忍受零下270℃的严寒。
这样的“冰火交融”会让卫星的材料产生极度的热胀冷缩，如果使用地球上的普通材料是完全不行的。
所以人造卫星材料必须内外兼修，既能承受高温，又能承受寒冷。
最接近绝对零度的存在
天文学家们曾经怀疑冥王星上有绝对零度存在，因为它距离太阳实在是太远了，那里曾被认为是太阳系最寒冷的地方。
事实证明，冥王星的温度距离绝对零度还有一定的距离。
冥王星虽然距离太阳很远，可它依旧处在太阳系的能量体系内，那么它无论如何都会接收到太阳的一部分热量。
只要接收到了热量，那么冥王星内部的粒子就会产生运动，只是这个运动并没有八大行星剧烈。
随着人类发射的探测器成功到达冥王星，开始展开探索，经过测量，冥王星表面温度为零下229℃，这个温度显然比绝对零度高出不少。
后来天文学家们才发现，真正接近绝对零度的存在，不在乎它与太阳的距离，而在于它本质上是否有粒子运动。也就是说，粒子运动决定包含该粒子的物质的人类所认为的温度。
这个时候天文学家们才发现，宇宙中除太空之外的其他真空空间，温度在零下270℃，这是最接近绝对零度的存在。
我们认为空无一物的宇宙物质还存在着人类看不见的物质，只要有物质存在，那么它就会有内能，不管是温度多低，都不可能低于绝对零度。
那么，如果在宇宙中，存在某个空间真的空无一物，连尘埃都没有，那么它是否会是绝对零度呢？
答案或许也是否定的，因为有暗物质。
暗物质与太空温度
暗物质被认为是人类看不见的物质，但是在宇宙中真实存在，它与构成天体的一切物质都有所不同。
暗物质才是组成宇宙的主要部分，占据宇宙的85%到90%。
天文学家们认为，暗物质参与宇宙中的相互作用，所以存在质量。
它是一种粒子，但是不同于我们已知的所有粒子，这表明在我们认为真空的宇宙中，存在着未知的粒子。
或许，那比绝对零度高的3℃，未必是尘埃的独奏，更像是暗物质的低吟。
如果未来能证实暗物质的存在，那么绝对零度或许就真的只是一个理论，它真的在宇宙中不存在。
人类曾经试图制造出绝对零度，在1957年创造出了0.00002K的超低温，这已经是目前最接近绝对零度的存在。
绝对零度是一个只能无限逼近但是无法达到的一个温度值。
我们在地球上看来如此简单的热传递、温度，在宇宙中却是如此复杂，甚至充满了各种谜团。
细细地想想，人类也算是宇宙的一部分，虽然渺小得如尘埃，但是我们本身也是各种粒子组成的，我们的体温保持在36℃左右，也是热运动的结果。
这么看，我们人类也很神秘。
宇宙就是这样，从大爆炸的100亿℃到逼近绝对零度，温度跨度十分巨大，也让它充满了各种危险。
人类在太空行走的时候，才是真正的在冰与火中起舞，一边是炙热的太阳热量，另一边是寒冷的太空。
人类的伟大与渺小，仅仅是人类对自身的评判与认可。
超越人类的所谓的“伟大”的，是高深莫测的宇宙。
人类，需要谦虚！
岁次壬寅年初秋 于旅途中 刘 恒
太阳表面的温度可以达到6000℃，但是，太阳到地球之间的温度却只有零下270℃。
然后地球表面的温度最热可以达到55℃。
那么问题来了，这些能量是怎么传递的，为什么中间的太空会这么寒冷？
或许，热量的传递比我们想象中的复杂，温度本身也是。
热量与温度
宇宙中充满了各种恒星，它们一个个宛如巨大的发热体，向外传递着自己的热量。
这些热量会被传递到其他天体上，比如行星、小行星甚至是看起来冰冷的彗星。
但是，恒星却无法将它与行星之间的太空加热，这是为何。
太空零下270℃的低温到底是怎么回事？
举个例子，提到太阳系中最热的行星，大家会第一时间想到水星，因为它距离太阳最近。
然而根据对水星的探测发现，水星正对着太阳的一面的确非常热，能够达到惊人的428℃。
然而背对着太阳的一面却能冷到零下190℃，比地球上最冷的地方都要冷。
为什么距离太阳的最近的水星，竟然会出现如此巨大的温差呢？
这就不得不提到热量的传递和温度的表现。热量的传递途径有三种方式，最常见的就是热传导，比如人们炒菜做饭，通过直接接触热源获得热量。
第二种是热对流，主要发生在流体上，比如我们常听到的什么西伯利亚冷空气、副热带高压、秘鲁寒流、墨西哥湾暖流等。
第三种热传递方式就是热辐射，这一种热传递不需要介质，是宇宙中热量的常见传递模式。
那么物体的温度是怎样表达出来的呢？答案就是物质内部粒子的运动。
运动得越激烈，这个物体的温度就会越高。
任何物体，都是由各种粒子组成的，只不过各种粒子的运动程度不一样。
如果两个物体获得了同样的热量，那么热运动更激烈的那个物体，温度越高。
地球上同一个地方的不同的物质温度会不一样，如赤道上空的温度和赤道地表的温度就不相同。
这是因为地面的温度是土壤和岩石粒子在接收到太阳的辐射热能后，内部运动产生的。
而气温，是大气中的各种气体分子在太阳辐射热的情况下运动，相当于是大气的内能。
由此我们可见，只要内部的粒子在运动，那么物质就会具有温度。而太空环境是真空，热量可以在它之中传递，但是却不会表现出温度。
这也是为什么宇宙中存在这么多恒星，一些恒星还是巨无霸，可是无论如何也不可能将真空加热。
炙热的太阳和寒冷的太空
太阳为什么这么热？是因为太阳就是一个宇宙核电站。
太阳由上万万亿吨氢原子组成，这些氢原子参与聚变反应，释放巨大的能量，这些能量中绝大部分是热能。
太阳的热量是以热辐射的形式传递到各个天体上，因此不需要介质。
太空环境是真空，它不会有粒子接收太阳的热量，也就更不会存在粒子运动，对比其他天体，太空环境过于寒冷。
按理说没有任何粒子运动，此刻的温度应该是绝对零度零下273℃才对，为何太阳到地球之间的温度为零下270℃，多出来的3℃时哪里来的？
太阳到地球之间的太空环境是真空，这个真空并不是指什么物质都不存在的“万物皆空”，而是相对于地球的标准大气压而言。
太空中存在着少量的尘埃，它们某种程度上会获得太阳的一些能量。
只不过这些尘埃在太空中的密度比起天体来说实在是太小了，因此只产生了3℃的温度。
这些尘埃来自太阳系这46亿年的各种撞击，甚至于有的尘埃是最初的星云中残留下来的“元老”。
绝对零度一个物理概念，但是只存在于理论值，现实中的宇宙并没有发现。
太阳的热辐射还有一个特点，沿直线传播，不会转弯。
如果在太空中被其他物体遮挡，那么基本上就接收不到太阳的热量。
比如人类的卫星，当它正对着太阳时，必须忍受太阳直射而来的热量，此时的卫星表面可以达到200℃。
当卫星运转到地球的背面，此时它完全看不见太阳，也接收不到太阳的热量，处于冰冷的太空环境中，忍受零下270℃的严寒。
这样的“冰火交融”会让卫星的材料产生极度的热胀冷缩，如果使用地球上的普通材料是完全不行的。
所以人造卫星材料必须内外兼修，既能承受高温，又能承受寒冷。
最接近绝对零度的存在
天文学家们曾经怀疑冥王星上有绝对零度存在，因为它距离太阳实在是太远了，那里曾被认为是太阳系最寒冷的地方。
事实证明，冥王星的温度距离绝对零度还有一定的距离。
冥王星虽然距离太阳很远，可它依旧处在太阳系的能量体系内，那么它无论如何都会接收到太阳的一部分热量。
只要接收到了热量，那么冥王星内部的粒子就会产生运动，只是这个运动并没有八大行星剧烈。
随着人类发射的探测器成功到达冥王星，开始展开探索，经过测量，冥王星表面温度为零下229℃，这个温度显然比绝对零度高出不少。
后来天文学家们才发现，真正接近绝对零度的存在，不在乎它与太阳的距离，而在于它本质上是否有粒子运动。也就是说，粒子运动决定包含该粒子的物质的人类所认为的温度。
这个时候天文学家们才发现，宇宙中除太空之外的其他真空空间，温度在零下270℃，这是最接近绝对零度的存在。
我们认为空无一物的宇宙物质还存在着人类看不见的物质，只要有物质存在，那么它就会有内能，不管是温度多低，都不可能低于绝对零度。
那么，如果在宇宙中，存在某个空间真的空无一物，连尘埃都没有，那么它是否会是绝对零度呢？
答案或许也是否定的，因为有暗物质。
暗物质与太空温度
暗物质被认为是人类看不见的物质，但是在宇宙中真实存在，它与构成天体的一切物质都有所不同。
暗物质才是组成宇宙的主要部分，占据宇宙的85%到90%。
天文学家们认为，暗物质参与宇宙中的相互作用，所以存在质量。
它是一种粒子，但是不同于我们已知的所有粒子，这表明在我们认为真空的宇宙中，存在着未知的粒子。
或许，那比绝对零度高的3℃，未必是尘埃的独奏，更像是暗物质的低吟。
如果未来能证实暗物质的存在，那么绝对零度或许就真的只是一个理论，它真的在宇宙中不存在。
人类曾经试图制造出绝对零度，在1957年创造出了0.00002K的超低温，这已经是目前最接近绝对零度的存在。
绝对零度是一个只能无限逼近但是无法达到的一个温度值。
我们在地球上看来如此简单的热传递、温度，在宇宙中却是如此复杂，甚至充满了各种谜团。
细细地想想，人类也算是宇宙的一部分，虽然渺小得如尘埃，但是我们本身也是各种粒子组成的，我们的体温保持在36℃左右，也是热运动的结果。
这么看，我们人类也很神秘。
宇宙就是这样，从大爆炸的100亿℃到逼近绝对零度，温度跨度十分巨大，也让它充满了各种危险。
人类在太空行走的时候，才是真正的在冰与火中起舞，一边是炙热的太阳热量，另一边是寒冷的太空。
人类的伟大与渺小，仅仅是人类对自身的评判与认可。
超越人类的所谓的“伟大”的，是高深莫测的宇宙。
人类，需要谦虚！
岁次壬寅年初秋 于旅途中 刘 恒
【#嫦娥月球样品中首次发现高压矿物#】6月20日，中国科学院地球化学研究所网站发文称，地化所在嫦娥五号样品中首次发现二氧化硅的高压相赛石英和斯石英。
以下为全文：
撞击作用是月球表面物质混合的重要地质过程，是控制月壤形成和演化的重要因素。高压矿物作为撞击事件的重要记录者，对限定岩石受冲击的温压条件及反演撞击坑的大小有重要意义。但是，无论月球返回样品还是月球陨石，极少发现高压矿物相，限制了通过月球样品反演月表的撞击过程的研究。
中国科学院比较行星学卓越创新中心成员、中国科学院地球化学研究所杜蔚团队在嫦娥五号月壤样品中发现了共生的二氧化硅的高压相——赛石英和斯石英。通过详细研究赛石英、斯石英、似α-方石英的二氧化硅相及二氧化硅玻璃的形态特征及分布规律，推断赛石英和斯石英形成机制为固固相转变；受撞击过程的动力学控制，赛石英作为亚稳相在较低压条件下出现，随温度的升高部分赛石英转变为斯石英，因此，该二氧化硅碎屑记录了一次月表撞击事件的升压和紧随其后的升温和降压过程。通过其形成的温压条件结合撞击条件模拟计算，推测该二氧化硅碎屑很有可能来自嫦娥五号采样区南面的Aristarchus撞击坑。本研究是首次在月球返回样品中确认发现赛石英，为前人通过遥感数据分析提出的嫦娥五号采样区存在远处撞击坑溅射物的观点提供了重要证据。
月球表面遍布形态多样和大小不一的撞击坑，表明其在演化过程中遭受了频繁的撞击（图1）。地球和月球所处的空间位置相近，研究月球的撞击历史不仅是月球科学的重要课题，也是窥探地球撞击历史的重要窗口。自然界中的高压矿物主要形成于行星深部或宇宙天体撞击的高温高压环境，因此，研究高压矿物的成分、结构及其形成过程对认识行星内部物质组成和撞击过程有重要的科学意义。
尽管月球陨石和月球返回样品保存了月表物质遭受撞击的记录，但是月球样品中发现的高压矿物较少。迄今为止，在月球陨石中只观察到橄榄石的高压相（林伍德石和瓦兹利石）、二氧化硅的高压相（柯石英、斯石英和赛石英）、锆石的高压相（雷锆石）、钙硬玉以及一种新的含钙铝的高压矿物Donwilhelmsite（CaAl4Si2O11）。另一方面，尽管美国和前苏联返回了数量较多的月球样品且已进行了长达五十年的研究，其中却极少见关于高压矿物的报道，目前仅在一块阿波罗角砾岩（15299）中发现过斯石英和疑似赛石英的二氧化硅相（Kaneko et al., 2015）。
赛石英（α-PbO2结构）和斯石英（金红石型结构）作为两个重要的二氧化硅超高压相，在固体化学、地球物理以及行星科学等领域都有重要的研究价值。斯石英在受冲击陨石（普通球粒陨石、火星陨石、月球陨石、灶神星陨石等）中较为常见，其形成机理相对清晰；而赛石英仅在几块火星陨石和一块月球陨石中发现，其形成机制未得到充分的认识。此外，高温高压实验和理论计算显示，赛石英的稳定压力较高（>100 GPa），因此常被当成超高压的指示矿物。然而，自然界中能产生如此高冲击压力的撞击事件极为罕见。特别是考虑到赛石英的热稳定性较差，而高冲击压力往往伴随较高的温度，因此，赛石英的出现能否指示超大撞击事件有待商榷，陨石中斯石英和赛石英的共存机理也一直悬而未知。
相比于月球陨石来源的不确定性，月球返回样品具有明确的月面坐标等信息，因此在反演月表撞击过程中具有不可替代的优势。嫦娥五号返回的月壤样品为反演月表的撞击过程的研究提供了重要的样品。初步研究表明，嫦娥五号样品主要由玄武岩组成并含有一定量的冲击熔融角砾，后者是月表经历多次撞击的物证，可能包含来自较远撞击坑的溅射物（Qian et al., 2021）。这些溅射物可能具有不同于嫦娥五号采样区域岩石的特征（如岩性、年龄等），对丰富月球的物质组成和地质过程的认识有重要作用，而寻找其中的高压矿物能为溅射物溯源提供一定的线索。遥感探测研究能在大尺度上提供嫦娥五号着陆区撞击溅射物的分布和来源等信息，而对返回样品进行细致的研究能为这些信息提供实证。
中国科学院地球化学研究所杜蔚研究员团队，在一块嫦娥五号月壤粉末光片（编号CE5C0800YJFM00101GP）中发现了二氧化硅的两种高压相——赛石英和斯石英，这是科学家们首次在地外返回样品中发现赛石英。赛石英和斯石英出现在一块二氧化硅碎屑中（图2），与之共存的还有似α-方石英的二氧化硅相及二氧化硅玻璃。其中，赛石英和斯石英（图2和图3）均被不定形态的二氧化硅叶片有规律地切割，形成不同形式的格子结构（赛石英为近直角四边形；斯石英为近六边形），指示了它们的形成机制为固态相转变。透射电镜显微结构分析结果指示，赛石英和似α-方石英的二氧化硅相之间存在一定的结晶学取向关系，推测α-方石英为二者固态相转变前的母体矿物，斯石英则可能是由赛石英转变而来。此外，根据赛石英和斯石英的TTT曲线（图4），结合赛石英、斯石英、似α-方石英的二氧化硅相和二氧化硅玻璃的分布比例，可以估算α-方石英转变为赛石英，赛石英转变为斯石英的转化率分别为~10–50%和20%。
赛石英和斯石英稳定共存的温压区间为~50–90 GPa和~500–2500 K，但是赛石英易受到冲击热效应破坏（>1100 K），因此不太可能形成于较大冲击压力域。参考有赛石英的月球陨石和火星陨石经历的冲击压力条件，形成本样品中赛石英和斯石英的冲击压力应不超过40 GPa。另外，根据Kubo等（2015）的高温高压实验结果，赛石英可在低至11 GPa的条件下由α-方石英的中间相方石英X-I转变形成，且在温度升至900 K左右时，赛石英可继续转变为斯石英。因此，赛石英和斯石英共存的压力下限约为11 GPa。
利用限定的冲击压力范围（11–40 GPa），估算形成赛石英和斯石英的撞击坑的直径为~3–32 km。考虑到撞击坑计算中参数选择的不确定性，包括撞击角度和撞击坑内存在的压力梯度等，这个范围值应为撞击坑直径的下限。结合前人遥感观测及对嫦娥五号着陆点物源分析结果，Mairan G（直径~6 km，年龄480±50 Ma）、Aristarchus（~40 km，280 Ma）、Harpalus（~40 km，490±60 Ma）和Copernicus（~94 km，~796 Ma）撞击坑均可能是赛石英和斯石英的来源坑。但考虑到赛石英和斯石英具有较低的热稳定性，它们的源坑形成越年轻，赛石英和斯石英受到后期热扰动的概率越小，其保存可能性越高。因此，在此嫦娥五号样品中发现的赛石英和斯石英最有可能来自于Aristarchus撞击坑。
以下为全文：
撞击作用是月球表面物质混合的重要地质过程，是控制月壤形成和演化的重要因素。高压矿物作为撞击事件的重要记录者，对限定岩石受冲击的温压条件及反演撞击坑的大小有重要意义。但是，无论月球返回样品还是月球陨石，极少发现高压矿物相，限制了通过月球样品反演月表的撞击过程的研究。
中国科学院比较行星学卓越创新中心成员、中国科学院地球化学研究所杜蔚团队在嫦娥五号月壤样品中发现了共生的二氧化硅的高压相——赛石英和斯石英。通过详细研究赛石英、斯石英、似α-方石英的二氧化硅相及二氧化硅玻璃的形态特征及分布规律，推断赛石英和斯石英形成机制为固固相转变；受撞击过程的动力学控制，赛石英作为亚稳相在较低压条件下出现，随温度的升高部分赛石英转变为斯石英，因此，该二氧化硅碎屑记录了一次月表撞击事件的升压和紧随其后的升温和降压过程。通过其形成的温压条件结合撞击条件模拟计算，推测该二氧化硅碎屑很有可能来自嫦娥五号采样区南面的Aristarchus撞击坑。本研究是首次在月球返回样品中确认发现赛石英，为前人通过遥感数据分析提出的嫦娥五号采样区存在远处撞击坑溅射物的观点提供了重要证据。
月球表面遍布形态多样和大小不一的撞击坑，表明其在演化过程中遭受了频繁的撞击（图1）。地球和月球所处的空间位置相近，研究月球的撞击历史不仅是月球科学的重要课题，也是窥探地球撞击历史的重要窗口。自然界中的高压矿物主要形成于行星深部或宇宙天体撞击的高温高压环境，因此，研究高压矿物的成分、结构及其形成过程对认识行星内部物质组成和撞击过程有重要的科学意义。
尽管月球陨石和月球返回样品保存了月表物质遭受撞击的记录，但是月球样品中发现的高压矿物较少。迄今为止，在月球陨石中只观察到橄榄石的高压相（林伍德石和瓦兹利石）、二氧化硅的高压相（柯石英、斯石英和赛石英）、锆石的高压相（雷锆石）、钙硬玉以及一种新的含钙铝的高压矿物Donwilhelmsite（CaAl4Si2O11）。另一方面，尽管美国和前苏联返回了数量较多的月球样品且已进行了长达五十年的研究，其中却极少见关于高压矿物的报道，目前仅在一块阿波罗角砾岩（15299）中发现过斯石英和疑似赛石英的二氧化硅相（Kaneko et al., 2015）。
赛石英（α-PbO2结构）和斯石英（金红石型结构）作为两个重要的二氧化硅超高压相，在固体化学、地球物理以及行星科学等领域都有重要的研究价值。斯石英在受冲击陨石（普通球粒陨石、火星陨石、月球陨石、灶神星陨石等）中较为常见，其形成机理相对清晰；而赛石英仅在几块火星陨石和一块月球陨石中发现，其形成机制未得到充分的认识。此外，高温高压实验和理论计算显示，赛石英的稳定压力较高（>100 GPa），因此常被当成超高压的指示矿物。然而，自然界中能产生如此高冲击压力的撞击事件极为罕见。特别是考虑到赛石英的热稳定性较差，而高冲击压力往往伴随较高的温度，因此，赛石英的出现能否指示超大撞击事件有待商榷，陨石中斯石英和赛石英的共存机理也一直悬而未知。
相比于月球陨石来源的不确定性，月球返回样品具有明确的月面坐标等信息，因此在反演月表撞击过程中具有不可替代的优势。嫦娥五号返回的月壤样品为反演月表的撞击过程的研究提供了重要的样品。初步研究表明，嫦娥五号样品主要由玄武岩组成并含有一定量的冲击熔融角砾，后者是月表经历多次撞击的物证，可能包含来自较远撞击坑的溅射物（Qian et al., 2021）。这些溅射物可能具有不同于嫦娥五号采样区域岩石的特征（如岩性、年龄等），对丰富月球的物质组成和地质过程的认识有重要作用，而寻找其中的高压矿物能为溅射物溯源提供一定的线索。遥感探测研究能在大尺度上提供嫦娥五号着陆区撞击溅射物的分布和来源等信息，而对返回样品进行细致的研究能为这些信息提供实证。
中国科学院地球化学研究所杜蔚研究员团队，在一块嫦娥五号月壤粉末光片（编号CE5C0800YJFM00101GP）中发现了二氧化硅的两种高压相——赛石英和斯石英，这是科学家们首次在地外返回样品中发现赛石英。赛石英和斯石英出现在一块二氧化硅碎屑中（图2），与之共存的还有似α-方石英的二氧化硅相及二氧化硅玻璃。其中，赛石英和斯石英（图2和图3）均被不定形态的二氧化硅叶片有规律地切割，形成不同形式的格子结构（赛石英为近直角四边形；斯石英为近六边形），指示了它们的形成机制为固态相转变。透射电镜显微结构分析结果指示，赛石英和似α-方石英的二氧化硅相之间存在一定的结晶学取向关系，推测α-方石英为二者固态相转变前的母体矿物，斯石英则可能是由赛石英转变而来。此外，根据赛石英和斯石英的TTT曲线（图4），结合赛石英、斯石英、似α-方石英的二氧化硅相和二氧化硅玻璃的分布比例，可以估算α-方石英转变为赛石英，赛石英转变为斯石英的转化率分别为~10–50%和20%。
赛石英和斯石英稳定共存的温压区间为~50–90 GPa和~500–2500 K，但是赛石英易受到冲击热效应破坏（>1100 K），因此不太可能形成于较大冲击压力域。参考有赛石英的月球陨石和火星陨石经历的冲击压力条件，形成本样品中赛石英和斯石英的冲击压力应不超过40 GPa。另外，根据Kubo等（2015）的高温高压实验结果，赛石英可在低至11 GPa的条件下由α-方石英的中间相方石英X-I转变形成，且在温度升至900 K左右时，赛石英可继续转变为斯石英。因此，赛石英和斯石英共存的压力下限约为11 GPa。
利用限定的冲击压力范围（11–40 GPa），估算形成赛石英和斯石英的撞击坑的直径为~3–32 km。考虑到撞击坑计算中参数选择的不确定性，包括撞击角度和撞击坑内存在的压力梯度等，这个范围值应为撞击坑直径的下限。结合前人遥感观测及对嫦娥五号着陆点物源分析结果，Mairan G（直径~6 km，年龄480±50 Ma）、Aristarchus（~40 km，280 Ma）、Harpalus（~40 km，490±60 Ma）和Copernicus（~94 km，~796 Ma）撞击坑均可能是赛石英和斯石英的来源坑。但考虑到赛石英和斯石英具有较低的热稳定性，它们的源坑形成越年轻，赛石英和斯石英受到后期热扰动的概率越小，其保存可能性越高。因此，在此嫦娥五号样品中发现的赛石英和斯石英最有可能来自于Aristarchus撞击坑。
【#嫦娥月球样品中首次发现高压矿物#】6月20日，中国科学院地球化学研究所网站发文称，地化所在嫦娥五号样品中首次发现二氧化硅的高压相赛石英和斯石英。
以下为全文：
撞击作用是月球表面物质混合的重要地质过程，是控制月壤形成和演化的重要因素。高压矿物作为撞击事件的重要记录者，对限定岩石受冲击的温压条件及反演撞击坑的大小有重要意义。但是，无论月球返回样品还是月球陨石，极少发现高压矿物相，限制了通过月球样品反演月表的撞击过程的研究。
中国科学院比较行星学卓越创新中心成员、中国科学院地球化学研究所杜蔚团队在嫦娥五号月壤样品中发现了共生的二氧化硅的高压相——赛石英和斯石英。通过详细研究赛石英、斯石英、似α-方石英的二氧化硅相及二氧化硅玻璃的形态特征及分布规律，推断赛石英和斯石英形成机制为固固相转变；受撞击过程的动力学控制，赛石英作为亚稳相在较低压条件下出现，随温度的升高部分赛石英转变为斯石英，因此，该二氧化硅碎屑记录了一次月表撞击事件的升压和紧随其后的升温和降压过程。通过其形成的温压条件结合撞击条件模拟计算，推测该二氧化硅碎屑很有可能来自嫦娥五号采样区南面的Aristarchus撞击坑。本研究是首次在月球返回样品中确认发现赛石英，为前人通过遥感数据分析提出的嫦娥五号采样区存在远处撞击坑溅射物的观点提供了重要证据。
月球表面遍布形态多样和大小不一的撞击坑，表明其在演化过程中遭受了频繁的撞击（图1）。地球和月球所处的空间位置相近，研究月球的撞击历史不仅是月球科学的重要课题，也是窥探地球撞击历史的重要窗口。自然界中的高压矿物主要形成于行星深部或宇宙天体撞击的高温高压环境，因此，研究高压矿物的成分、结构及其形成过程对认识行星内部物质组成和撞击过程有重要的科学意义。
尽管月球陨石和月球返回样品保存了月表物质遭受撞击的记录，但是月球样品中发现的高压矿物较少。迄今为止，在月球陨石中只观察到橄榄石的高压相（林伍德石和瓦兹利石）、二氧化硅的高压相（柯石英、斯石英和赛石英）、锆石的高压相（雷锆石）、钙硬玉以及一种新的含钙铝的高压矿物Donwilhelmsite（CaAl4Si2O11）。另一方面，尽管美国和前苏联返回了数量较多的月球样品且已进行了长达五十年的研究，其中却极少见关于高压矿物的报道，目前仅在一块阿波罗角砾岩（15299）中发现过斯石英和疑似赛石英的二氧化硅相（Kaneko et al., 2015）。
赛石英（α-PbO2结构）和斯石英（金红石型结构）作为两个重要的二氧化硅超高压相，在固体化学、地球物理以及行星科学等领域都有重要的研究价值。斯石英在受冲击陨石（普通球粒陨石、火星陨石、月球陨石、灶神星陨石等）中较为常见，其形成机理相对清晰；而赛石英仅在几块火星陨石和一块月球陨石中发现，其形成机制未得到充分的认识。此外，高温高压实验和理论计算显示，赛石英的稳定压力较高（>100 GPa），因此常被当成超高压的指示矿物。然而，自然界中能产生如此高冲击压力的撞击事件极为罕见。特别是考虑到赛石英的热稳定性较差，而高冲击压力往往伴随较高的温度，因此，赛石英的出现能否指示超大撞击事件有待商榷，陨石中斯石英和赛石英的共存机理也一直悬而未知。
相比于月球陨石来源的不确定性，月球返回样品具有明确的月面坐标等信息，因此在反演月表撞击过程中具有不可替代的优势。嫦娥五号返回的月壤样品为反演月表的撞击过程的研究提供了重要的样品。初步研究表明，嫦娥五号样品主要由玄武岩组成并含有一定量的冲击熔融角砾，后者是月表经历多次撞击的物证，可能包含来自较远撞击坑的溅射物（Qian et al., 2021）。这些溅射物可能具有不同于嫦娥五号采样区域岩石的特征（如岩性、年龄等），对丰富月球的物质组成和地质过程的认识有重要作用，而寻找其中的高压矿物能为溅射物溯源提供一定的线索。遥感探测研究能在大尺度上提供嫦娥五号着陆区撞击溅射物的分布和来源等信息，而对返回样品进行细致的研究能为这些信息提供实证。
中国科学院地球化学研究所杜蔚研究员团队，在一块嫦娥五号月壤粉末光片（编号CE5C0800YJFM00101GP）中发现了二氧化硅的两种高压相——赛石英和斯石英，这是科学家们首次在地外返回样品中发现赛石英。赛石英和斯石英出现在一块二氧化硅碎屑中（图2），与之共存的还有似α-方石英的二氧化硅相及二氧化硅玻璃。其中，赛石英和斯石英（图2和图3）均被不定形态的二氧化硅叶片有规律地切割，形成不同形式的格子结构（赛石英为近直角四边形；斯石英为近六边形），指示了它们的形成机制为固态相转变。透射电镜显微结构分析结果指示，赛石英和似α-方石英的二氧化硅相之间存在一定的结晶学取向关系，推测α-方石英为二者固态相转变前的母体矿物，斯石英则可能是由赛石英转变而来。此外，根据赛石英和斯石英的TTT曲线（图4），结合赛石英、斯石英、似α-方石英的二氧化硅相和二氧化硅玻璃的分布比例，可以估算α-方石英转变为赛石英，赛石英转变为斯石英的转化率分别为~10–50%和20%。
赛石英和斯石英稳定共存的温压区间为~50–90 GPa和~500–2500 K，但是赛石英易受到冲击热效应破坏（>1100 K），因此不太可能形成于较大冲击压力域。参考有赛石英的月球陨石和火星陨石经历的冲击压力条件，形成本样品中赛石英和斯石英的冲击压力应不超过40 GPa。另外，根据Kubo等（2015）的高温高压实验结果，赛石英可在低至11 GPa的条件下由α-方石英的中间相方石英X-I转变形成，且在温度升至900 K左右时，赛石英可继续转变为斯石英。因此，赛石英和斯石英共存的压力下限约为11 GPa。
利用限定的冲击压力范围（11–40 GPa），估算形成赛石英和斯石英的撞击坑的直径为~3–32 km。考虑到撞击坑计算中参数选择的不确定性，包括撞击角度和撞击坑内存在的压力梯度等，这个范围值应为撞击坑直径的下限。结合前人遥感观测及对嫦娥五号着陆点物源分析结果，Mairan G（直径~6 km，年龄480±50 Ma）、Aristarchus（~40 km，280 Ma）、Harpalus（~40 km，490±60 Ma）和Copernicus（~94 km，~796 Ma）撞击坑均可能是赛石英和斯石英的来源坑。但考虑到赛石英和斯石英具有较低的热稳定性，它们的源坑形成越年轻，赛石英和斯石英受到后期热扰动的概率越小，其保存可能性越高。因此，在此嫦娥五号样品中发现的赛石英和斯石英最有可能来自于Aristarchus撞击坑。
以下为全文：
撞击作用是月球表面物质混合的重要地质过程，是控制月壤形成和演化的重要因素。高压矿物作为撞击事件的重要记录者，对限定岩石受冲击的温压条件及反演撞击坑的大小有重要意义。但是，无论月球返回样品还是月球陨石，极少发现高压矿物相，限制了通过月球样品反演月表的撞击过程的研究。
中国科学院比较行星学卓越创新中心成员、中国科学院地球化学研究所杜蔚团队在嫦娥五号月壤样品中发现了共生的二氧化硅的高压相——赛石英和斯石英。通过详细研究赛石英、斯石英、似α-方石英的二氧化硅相及二氧化硅玻璃的形态特征及分布规律，推断赛石英和斯石英形成机制为固固相转变；受撞击过程的动力学控制，赛石英作为亚稳相在较低压条件下出现，随温度的升高部分赛石英转变为斯石英，因此，该二氧化硅碎屑记录了一次月表撞击事件的升压和紧随其后的升温和降压过程。通过其形成的温压条件结合撞击条件模拟计算，推测该二氧化硅碎屑很有可能来自嫦娥五号采样区南面的Aristarchus撞击坑。本研究是首次在月球返回样品中确认发现赛石英，为前人通过遥感数据分析提出的嫦娥五号采样区存在远处撞击坑溅射物的观点提供了重要证据。
月球表面遍布形态多样和大小不一的撞击坑，表明其在演化过程中遭受了频繁的撞击（图1）。地球和月球所处的空间位置相近，研究月球的撞击历史不仅是月球科学的重要课题，也是窥探地球撞击历史的重要窗口。自然界中的高压矿物主要形成于行星深部或宇宙天体撞击的高温高压环境，因此，研究高压矿物的成分、结构及其形成过程对认识行星内部物质组成和撞击过程有重要的科学意义。
尽管月球陨石和月球返回样品保存了月表物质遭受撞击的记录，但是月球样品中发现的高压矿物较少。迄今为止，在月球陨石中只观察到橄榄石的高压相（林伍德石和瓦兹利石）、二氧化硅的高压相（柯石英、斯石英和赛石英）、锆石的高压相（雷锆石）、钙硬玉以及一种新的含钙铝的高压矿物Donwilhelmsite（CaAl4Si2O11）。另一方面，尽管美国和前苏联返回了数量较多的月球样品且已进行了长达五十年的研究，其中却极少见关于高压矿物的报道，目前仅在一块阿波罗角砾岩（15299）中发现过斯石英和疑似赛石英的二氧化硅相（Kaneko et al., 2015）。
赛石英（α-PbO2结构）和斯石英（金红石型结构）作为两个重要的二氧化硅超高压相，在固体化学、地球物理以及行星科学等领域都有重要的研究价值。斯石英在受冲击陨石（普通球粒陨石、火星陨石、月球陨石、灶神星陨石等）中较为常见，其形成机理相对清晰；而赛石英仅在几块火星陨石和一块月球陨石中发现，其形成机制未得到充分的认识。此外，高温高压实验和理论计算显示，赛石英的稳定压力较高（>100 GPa），因此常被当成超高压的指示矿物。然而，自然界中能产生如此高冲击压力的撞击事件极为罕见。特别是考虑到赛石英的热稳定性较差，而高冲击压力往往伴随较高的温度，因此，赛石英的出现能否指示超大撞击事件有待商榷，陨石中斯石英和赛石英的共存机理也一直悬而未知。
相比于月球陨石来源的不确定性，月球返回样品具有明确的月面坐标等信息，因此在反演月表撞击过程中具有不可替代的优势。嫦娥五号返回的月壤样品为反演月表的撞击过程的研究提供了重要的样品。初步研究表明，嫦娥五号样品主要由玄武岩组成并含有一定量的冲击熔融角砾，后者是月表经历多次撞击的物证，可能包含来自较远撞击坑的溅射物（Qian et al., 2021）。这些溅射物可能具有不同于嫦娥五号采样区域岩石的特征（如岩性、年龄等），对丰富月球的物质组成和地质过程的认识有重要作用，而寻找其中的高压矿物能为溅射物溯源提供一定的线索。遥感探测研究能在大尺度上提供嫦娥五号着陆区撞击溅射物的分布和来源等信息，而对返回样品进行细致的研究能为这些信息提供实证。
中国科学院地球化学研究所杜蔚研究员团队，在一块嫦娥五号月壤粉末光片（编号CE5C0800YJFM00101GP）中发现了二氧化硅的两种高压相——赛石英和斯石英，这是科学家们首次在地外返回样品中发现赛石英。赛石英和斯石英出现在一块二氧化硅碎屑中（图2），与之共存的还有似α-方石英的二氧化硅相及二氧化硅玻璃。其中，赛石英和斯石英（图2和图3）均被不定形态的二氧化硅叶片有规律地切割，形成不同形式的格子结构（赛石英为近直角四边形；斯石英为近六边形），指示了它们的形成机制为固态相转变。透射电镜显微结构分析结果指示，赛石英和似α-方石英的二氧化硅相之间存在一定的结晶学取向关系，推测α-方石英为二者固态相转变前的母体矿物，斯石英则可能是由赛石英转变而来。此外，根据赛石英和斯石英的TTT曲线（图4），结合赛石英、斯石英、似α-方石英的二氧化硅相和二氧化硅玻璃的分布比例，可以估算α-方石英转变为赛石英，赛石英转变为斯石英的转化率分别为~10–50%和20%。
赛石英和斯石英稳定共存的温压区间为~50–90 GPa和~500–2500 K，但是赛石英易受到冲击热效应破坏（>1100 K），因此不太可能形成于较大冲击压力域。参考有赛石英的月球陨石和火星陨石经历的冲击压力条件，形成本样品中赛石英和斯石英的冲击压力应不超过40 GPa。另外，根据Kubo等（2015）的高温高压实验结果，赛石英可在低至11 GPa的条件下由α-方石英的中间相方石英X-I转变形成，且在温度升至900 K左右时，赛石英可继续转变为斯石英。因此，赛石英和斯石英共存的压力下限约为11 GPa。
利用限定的冲击压力范围（11–40 GPa），估算形成赛石英和斯石英的撞击坑的直径为~3–32 km。考虑到撞击坑计算中参数选择的不确定性，包括撞击角度和撞击坑内存在的压力梯度等，这个范围值应为撞击坑直径的下限。结合前人遥感观测及对嫦娥五号着陆点物源分析结果，Mairan G（直径~6 km，年龄480±50 Ma）、Aristarchus（~40 km，280 Ma）、Harpalus（~40 km，490±60 Ma）和Copernicus（~94 km，~796 Ma）撞击坑均可能是赛石英和斯石英的来源坑。但考虑到赛石英和斯石英具有较低的热稳定性，它们的源坑形成越年轻，赛石英和斯石英受到后期热扰动的概率越小，其保存可能性越高。因此，在此嫦娥五号样品中发现的赛石英和斯石英最有可能来自于Aristarchus撞击坑。
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