纳米级单质金属铁（Nanophase iron particles，npFe0）是太空风化作用的特征产物，广泛存在于月壤矿物颗粒的表层非晶质环带与胶结质玻璃中，其研究意义在于：纳米金属铁能够显著改变月壤的反射光谱特征，使其反射率降低、特征吸收峰减弱及连续统斜率红移，因而对月球光谱遥感探测数据的解译具有重要影响；纳米金属铁的均值粒径、赋存状态及形成机制与月壤的形成与演化过程密切相关，通过研究纳米金属铁可以获取大量月壤形成演化与月表空间环境演变历史的信息。
2020年12月17日，我国嫦娥五号探测器采集到位于风暴洋北部（43.06°N、51.92°W）的月球样品并返回地球。同位素年代学的分析结果已证明了嫦娥五号样品具有当前已知最年轻的玄武岩年龄（~ 20亿年），且结合前期研究结果可知，嫦娥五号采样区表面月壤的形成年龄和空间暴露历史远小于Apollo月壤。因此，嫦娥五号样品可能保留了月壤形成与演化初期阶段单质金属铁形成机制的相关信息。
在以上思路的指引下，并结合前期陨石学研究成果，中国科学院地球化学研究所李阳研究团队开展了嫦娥五号铲取月壤粉末样品中富铁橄榄石原位微区电子学分析工作。实验结果表明，嫦娥五号月壤样品中铁橄榄石颗粒的边缘普遍具有含气孔纳米金属铁、无定形富硅组分及富镁层共存的特征，热力学计算与电子损失能量谱（EELS）分析显示纳米金属铁内部的纳米级囊泡或由O2和SiO气体形成。
该研究证实了月壤中单质金属铁新的成因机制，为嫦娥五号着陆区月壤形成与演化过程研究提供了参考依据，并为后续月球、小行星等返回样品分析提出了新思路。
相关研究成果以Nanophase Iron Particles Derived From Fayalitic Olivine Decomposition in Chang'E-5 Lunar Soil: Implications for Thermal Effects During Impacts为题，发表在Geophysical Research Letters上。
研究工作得到中国国家航天局嫦娥五号月壤样品的支持，并获得中科院、国家自然科学基金重点基金、国家国防科技工业局民用航天项目等的资助。