2024年，嫦娥六号从月球背面挖回1935.3克月壤。其中一部分，送到了合肥科学岛。
这两年，中国科学院合肥物质科学研究院强磁场科学中心杜海峰团队就守着这些土。他们从里面找到了一种人类从未在天然月球样品中见过的铁，伽马铁，成果发表在美国《国家科学院院刊》上。
一种不该存在的铁
铁不止一种长相。加热到912℃以上，铁原子会排成面心立方的阵形，这就是γ-Fe，工业上叫奥氏体。
再热到1394℃以上，它又变成δ-Fe；只要降到912℃以下，它立刻转回常温常见的α-Fe，也就是铁素体。
所以γ-Fe是高温限定款。地球上的天然环境里，几乎留不住它。
团队从嫦娥六号月壤里挑出含金属铁的撞击玻璃颗粒，那是小天体砸上月面、瞬间熔化又急速冷却形成的玻璃珠。
用聚焦离子束切开，再用高分辨透射电镜观察，玻璃基质里嵌着大量纳米级铁颗粒。
晶体结构分析显示，其中相当一部分就是γ-Fe。在他们统计的两个撞击玻璃样品里，γ-Fe都是含量最高的铁相。
这是人类第一次在天然月球样品里逮住它。
月亮把它冻了几十亿年
为什么地球上留不住的，月亮留住了。
第一招是微量碳打掩护。撞击带进来的微量碳，可能压低了γ-Fe变回α-Fe的倾向。
第二招是极速淬火。月球没有大气，撞击熔体降温快得惊人，碳原子来不及扩散，晶格来不及转身，高温形态被瞬间定格。
第三招是玻璃牢笼。外面迅速凝固的玻璃基质像琥珀裹住小虫，用机械约束把这个脆弱的晶格牢牢箍住。
于是这颗时间胶囊，在月背的阿波罗撞击坑（南纬41.64度、西经153.99度，位于南极—艾特肯盆地内）静静躺了几十亿年。
纳米颗粒里藏着一个磁漩涡
找到γ-Fe只是上半场。
团队用离轴电子全息技术，在单个纳米颗粒的尺度上直接给磁场拍了照。
尺寸较大的γ-Fe颗粒内部，磁矩没有齐刷刷指向同一个方向，而是卷成一个稳定的漩涡，也就是单磁涡旋态。
外加磁场一点点增强，漩涡中心不断移动、演化，磁响应却始终稳定、可逆。
团队成员李龙说，这个小小的磁化石，或许能帮我们更好地读懂月球古老的磁历史。
悬了几十年的月球磁场之争
今天的月球没有全球磁场，但月表遍布磁异常，说明它年轻时可能也有过一颗能发电的液态铁核。
月球古磁场到底来自月核发电机，还是大型撞击瞬间的瞬时磁场？这个争论多年的悬案，答案就藏在磁性矿物这类黑匣子里。
γ-Fe和α-Fe形成温度不同、磁学响应也不同，很可能分别记下了撞击过程不同阶段的磁场信息。
团队下一步要做的，是结合磁学实验和微磁模拟，评估这个新黑匣子到底录下了什么。
这一次，钥匙在合肥
出面解盘的强磁场科学中心，就在合肥科学岛上，那里摆着我国的稳态强磁场实验装置。
2022年8月12日，这套装置的混合磁体产生了45.22特斯拉的稳态磁场，刷新了同类型磁体尘封23年的世界纪录。
2024年9月22日，中心自研的水冷磁体WM6跑出42.02特斯拉，打破了美国实验室保持了7年的41.4特斯拉纪录。
2019年，稳态强磁场国家大科学工程拿到安徽省首个科技进步特等奖。
杜海峰2025年7月起担任强磁场科学中心主任，是国家杰出青年科学基金获得者，主攻拓扑磁性材料与器件。
这次研究他还联合了澳门科技大学、中科院地质与地球物理研究所、南京大学、安徽大学，以及英国爱丁堡大学和瑞士苏黎世联邦理工学院。安徽大学也在其中。
嫦娥六号月壤这些年一层层刷新着人类对月球的认知，从晶质赤铁矿、磁赤铁矿，到如今的伽马铁；这一次负责解盘的，是合肥科学岛上那台两次打破世界纪录的强磁场装置。
几十亿年前月球到底有没有过那颗发电机，这颗被封存了几十亿年的铁颗粒，能给出答案吗？
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