月球表面高纬度地区存在赤铁矿（FeO，小数字不好打，后面的化学式大家理解下），这是个让人浮想联翩的发现，毕竟FeO是铁锈的主要成分，没有氧气和液态水的月球，哪里来的铁锈？

研究者通过分析月船一号（Chandrayaan-1）轨道飞行器上搭载的月球矿物绘图仪（M3）测得的红外反射光谱数据后，发现赤铁矿普遍存在于月球高纬度地区，而且主要分布在面向地球的一面。

月球南北半球地形图，橙色区域表示赤铁矿的分布。

这让人十分意外，要知道铁生锈是一种氧化反应，需要氧气和水的共同参与，但月球表面即没有大气层，也没有液态或气态水，因此并不具备像地球那样的氧化条件，那月球表面怎么生锈的呢？赤铁矿从何而来？科学家推断，可能是近邻的地球在搞鬼！

地球为何能让月亮“生锈”

月球是地球唯一的天然卫星，也是距离地球最近的星球，平均距离仅为38万公里。两者在万有引力的作用下，相互绕转（围绕共同质心）长达数十亿年之久，彼此间有着紧密而又复杂的协同演化关系。月球的质量较小，仅为地球的1/81，表面引力场约为地球的1/6，使其无法束缚住月面的气体，因此月球没有大气，再加上月球的磁场微弱到几乎不存在，这使太阳风、星际尘埃颗粒和小型天体能够肆无忌怠地轰击月球表面。

那么，月球高纬度地区的氧化条件是如何形成的？地球在其中扮演了什么角色？

首先说一下氧元素的来源问题，研究者认为生成赤铁矿所需的氧来自于地球的高层大气。与地面的不同，那里的氧原子处以高度电离状态，在地球磁场的作用下，这些带电粒子能传播到遥远的行星际空间。地磁场就像一个巨大的“防护罩”，使地面的生物免受太阳风的威胁。太阳风与地磁场的相互作用，使得面向太阳一面的磁场被严重压缩，而背对太阳一侧的地磁场则向反方向一路延伸，犹如一条长长的尾巴，因而称为“磁尾”，长度至少在数百个地球半径以上。地球磁尾具有了类似“运输通道”的作用，地球高层大气中的电离粒子，能够沿着磁尾中稀疏的磁感线被输送到遥远的空间，这些来自地球的等离子体带电粒子流被称为“地球风（Earth wind)”。

月球围绕地球公转，且公转轨道与地球磁尾有交叠，每个月里会定期穿过地球的磁尾。由于磁尾位于太阳的反方向，月球穿过磁尾大概是在满月前后的6天时间里，在这段特别的时间里，磁尾中的磁场将为月球阻挡99%以上的太阳风，使月面的还原性大减，同时地球风又输送来氧化反应所必须的氧离子（当然量不会太多），这些条件为赤铁矿的形成提供了一个短暂的窗口期。在围绕地球运行的过程中，月球总是以同一面朝向地球，因此这一面（正面）理应接受到更多的氧离子，而此项研究也确实证实了赤铁矿主要存在于月球正面。

既然穿行在磁尾中的月球已经具备了氧化条件和和地球来的氧元素，形成赤铁矿还差最后一个参与者——水，但月球无大气层，导致液态水无法存在，目前仅在月球背面的陨石坑里发现固态的水冰，那么水要从哪来？研究者推断，缺少大气层的保护，月面会频繁遭受星际尘埃粒子等小型天体的轰击，这将有助于释放月球表层中的水分子，同时这些外来的尘埃粒子本身也可能携带水分子，进而与月壤中的铁发生氧化反应，产生锈迹。另外撞击产生的热量会加快氧化反应速率。

就这样，月球每次穿过磁尾，月面都会被锈蚀一点点，也就是说月面正在慢慢变红，经过数十亿年的不断积累，演变成今天这幅状态。