6月20日，中科院地球化学研究所网站发文称，地球化学研究所首次发现嫦娥五号样品中二氧化硅的高压相应时和施思英。以下为全文:
撞击是月球表面物质混合的重要地质过程，也是控制月壤形成和演化的重要因素。高压矿物作为冲击事件的重要记录者，对限定岩石冲击的温度和压力条件，反演冲击坑的大小具有重要意义。然而，无论是从月球返回的样品，还是从月球返回的陨石，都很少发现高压矿物相，限制了月球样品对月球表面反转撞击过程的研究。
中国科学院比较行星学卓越创新中心成员杜威和中国科学院地球化学研究所团队在嫦娥五号月壤样品中发现了共生二氧化硅的高压相——赛应时和施思英。通过对赛应时、施思英和α方应时的石英相和石英玻璃的形态特征和分布规律的详细研究，得出赛应时和施思英系石英玻璃的形成机理为固-固相变。受撞击过程动力学的控制，赛应时在低压下呈亚稳相，随着温度的升高，部分赛应时转变为施思英。因此，这块二氧化硅碎片记录了一次月球撞击事件的压力上升以及随后的温度上升和压力下降过程。通过温度和压力条件结合撞击条件的模拟计算，推测硅质碎片可能来自嫦娥五号采样区南部的阿利斯塔克撞击坑。本次研究首次证实了赛应时在月球返回样品中的发现，为前人通过遥感数据分析提出的嫦娥五号采样区存在较远撞击坑溅射物的观点提供了重要证据。
月球表面布满了各种形状和大小的撞击坑，表明它在演化过程中遭受了频繁的撞击(图1)。离地球所在的空很近。研究月球撞击史不仅是月球科学的重要课题，也是窥探地球撞击史的重要窗口。自然界中的高压矿物主要形成于地球深部的高温高压环境或宇宙天体的撞击。因此，研究高压矿物的成分、结构和形成过程，对于了解星球内部物质组成和撞击过程具有重要的科学意义。
图一。(a)嫦娥五号着陆点、麦兰克、阿利斯塔克、哈帕勒斯和哥白尼撞击坑的位置；(b)撞击坑形成示意图
虽然月球陨石和月球返回样品保留了月球表面物质撞击的记录，但在月球样品中很少发现高压矿物。到目前为止，在月球陨石中只观察到橄榄石(林伍德石和Whazly石)、硅石(凯石英、应时和赛什英)、锆石(雷锆石)、硬玉和一种含钙铝的新高压矿物Donwilhelmsite(CaAl4Si2O11)的高压相。另一方面，美国和前苏联虽然带回了大量的月球样品，并进行了50年的研究，但高压矿物的报道却很少。目前，在阿波罗角砾岩(15299年)中仅发现了施思营和疑似赛应时的硅石相(Kaneko等人，2015年)。
赛应时(α-PbO2结构)和施思英(金红石结构)作为二氧化硅中两种重要的超高压相，在固体化学、地球物理和行星科学领域具有重要的研究价值。应时常见于撞击陨石(普通球粒陨石、火星陨石、月球陨石、灶神星陨石等。)，其形成机制也比较明确。然而，赛应时只存在于几块火星陨石和一块月球陨石中，其形成机制尚未完全了解。此外，高温高压实验和理论计算表明，赛应时的稳定压力较高(>:100 GPa)，因此常被用作超高压的指示矿物。然而，能产生如此高的冲击压力在自然界是极其罕见的。特别是考虑到赛石郢的热稳定性较差，高撞击压力往往伴随着高温，赛石郢的出现能否预示一次超大型撞击事件有待商榷，赛石郢和赛石郢在陨石中的共存机制尚不可知。
相对于月球陨石来源的不确定性，月球返回的样品具有清晰的月球表面坐标等信息，因此在月球表面撞击反演中具有不可替代的优势。嫦娥五号返回的月壤样品为研究月球表面撞击过程的反演提供了重要样本。初步研究表明，嫦娥五号样品主要由玄武岩组成，含有一定量的撞击熔融角砾岩，是月球表面多次撞击的物理证据，可能含有来自遥远撞击坑的溅射物质(钱等，2021)。这些溅射材料可能具有不同的特征(例如岩性、年龄等。)来自嫦娥五号采样区的岩石，对丰富月球物质组成和地质过程的认识具有重要作用，找到其中的高压矿物可以为追查溅射物质来源提供一些线索。遥感研究可以大范围提供嫦娥五号着陆区撞击飞溅物的分布和来源信息，而对返回样品的详细研究可以为这些信息提供证据。
2.嫦娥五号月壤样品中含有应时(Sft)和应时(Sti)的二氧化硅碎片(背散射电子图像)；α-Crs类相:二氧化硅类相α-应时Pl:长石；Px:辉石
图3。Sai应时透射电子显微镜的明场图像(A、C和E)和选区电子衍射图(B、D和F)。
中国科学院地球化学研究所的杜威研究小组在嫦娥五号月壤粉末薄膜(编号:100000)中发现了两种高压相的二氧化硅——赛应时和施思英CE5C0800YJFM00101GP)。这是科学家首次在地球以外返回的样本中发现赛应时。应时和施思应出现在一块硅石碎屑中(图2)，同时出现的还有一种硅石相，如α-方石英和硅石玻璃。其中，赛和英(图2和图3)被无定形二氧化硅叶片规则切割，形成不同形式的晶格结构(赛为近直角四边形；应时近六方晶)，表明它们的形成机制是固态相变。透射电镜显微结构分析结果表明，赛应时与α-方石英状二氧化硅相之间存在一定的晶体学取向关系。推测α-方石英是两相固相转化前的母矿物，施思英可能是由赛应时转化而来。另外，根据赛应时和施思英的TTT曲线(图4)，结合赛应时、施思英和α方应时的石英相和石英玻璃的分布比例，可以估算出α方应时向赛应时和赛石英向硅石英的转化率分别为~ 10–50%和20%。
图4。赛和英的时间-温度-转变TTT(时间-温度-转变)曲线，修改自久保等(2015)
赛和英稳定共存的温度和压力范围分别为～50–90 GPA和～500–2500K，但赛容易受到冲击热效应的破坏(>:100k)，因此不太可能在较大的冲击压力域内形成。根据赛石营月球陨石和火星陨石经历的撞击压力条件，该样品中赛石营和赛石营的撞击压力应该不超过40 GPa。此外，根据Kubo等人(2015)在高温高压下的实验结果，在低至11 GPa的温度下，赛应时可以从α方应时的中间相应时X-I转变，赛应时在温度升至约900 K时可以继续转变为施思Ying，因此，赛应时和施思Ying共存的压力下限约为11 GPa。
利用有限的撞击压力范围(11-40 GPA)，估计形成赛应时和施思营的撞击坑的直径约为3-32km。考虑到陨石坑计算中参数选取的不确定性，包括撞击角度和陨石坑内的压力梯度，这个范围应该是陨石坑直径的下限。结合以往的遥感观测和嫦娥五号着陆点的物质来源分析结果，麦然G(直径~6公里，年龄480±50毫安)、阿利斯塔克(~40公里，280毫安)、哈帕鲁斯(~40公里，490±60毫安)和哥白尼(~94公里，~796毫安)发生碰撞。但考虑到赛应时和施思营的热稳定性较低，其源坑形成的年龄越小，赛应时和施思营受后期热扰动的概率就越小，保存的可能性就越高。因此，在这个嫦娥五号样品中发现的赛应时和施思英最有可能来自阿里斯塔克斯陨石坑。
