Scienty

На Луне отсутствует свободный кислород, что исключает возможность образования окисленных соединений железа. Однако, такое соединение было обнаружено в лунном грунте, что подтвердилось при анализе образцов, доставленных в рамках китайской миссии «Чанъэ-6». Ученые-планетологи предполагают, что «ржавчина» на Луне могла образоваться в результате столкновений с астероидами.

Фото: img.freepik.com

Уже после изучения первых в истории образцов лунного грунта, доставленных на Землю, в них заметили нечто совершенно неожиданное — признаки наличия магнетита (Fe ₃O₄). Специалисты в то время не готовы были принять мысль о том, что окисление железа может происходить в лунной среде, лишенной кислорода и атмосферы.

На Луне содержится значительное количество кислорода, однако он присутствует не в свободной форме, а связан в составе минералов. Для формирования магнетита или других оксидов железа необходим свободный кислород. Поэтому учёные пришли к выводу, что «ржавчина», обнаруженная на поверхности Луны, образовалась в результате взаимодействия лунного грунта с земной атмосферой.

Впоследствии в образцах, находили, например, гетит (FeO(OH), что является не оксидом, а гидроксидом железа. В заключение, в 2020 году данные, полученные зондом «Чандраян-1» показали, что в высоких лунных широтах наблюдается значительное количество гематита (Fe ₂O₃). Для формирования этого минерала необходимо более интенсивное окисление, чем для образования магнетита. По мнению исследователей, кислород попадает на Луну благодаря потокам газа, происходящим в верхних слоях атмосферы Земли.

Недавние исследования, проведенные китайскими учеными, позволили расширить существующие знания и предложить новую гипотезу. Результаты работы были опубликованы в статье для Science Advances они изложили данные анализа образцов, доставленных в 2024 году аппаратом «Чанъэ-6» из бассейна Южный полюс — Эйткен на обратной стороне Луны. Регион отчетливо виден как обширное темное пятно в южном полушарии. Эту гигантскую «вмятину» считают крупнейшим и древнейшим лунным кратером. Очевидно, он образовался после падения очень крупного небесного тела.

Для изучения почвы исследователи использовали самые современные бесконтактные методы, которые минимизируют воздействие окружающей среды. Образцы облучали лазером в вакуумной камере, после чего с помощью «ионного скальпеля», то есть концентрированного потока заряженных частиц, проводили микроскопический срез. Это позволило ученым с высокой степенью уверенности изучать внутреннюю структуру только что полученного образца, исключив влияние его поверхности.

Полученный срез был изучен с помощью электронного микроскопа. Анализ показал наличие гематита и маггемита, которые по составу очень близки друг к другу. Кристаллы этих минералов визуально представлены в виде отложений на зернах других минералов. Специалисты утверждают, что подобные структуры невозможно создать в лабораторных условиях за короткий промежуток времени. Таким образом, они пришли к выводу, что эти оксиды железа имеют лунное происхождение. Это, в свою очередь, порождает вопрос об их формировании на Луне.

По мнению исследователей, химическая среда на поверхности спутника Земли в отдельных областях могла претерпевать изменения из-за столкновений с крупными астероидами. В результате падения массивного небесного тела кислород мог высвобождаться из минералов, содержащих его в больших количествах, и формировать кратковременное облако, где он взаимодействовал бы с железом. Подтверждением этой гипотезы служит тот факт, что кристаллы гематита имеют стекловидное покрытие из кремнезема, которое, как известно, возникает при испарении горных пород во время астероидных ударов.

С течением времени эти оксиды, вероятно, разрушились бы под воздействием солнечной радиации, однако в бассейне Южный полюс — Эйткен она ослаблена из-за расположения в высоких широтах, к тому же кристаллы надежно «запечатаны» внутри лунных пород. Кроме того, в данном регионе зафиксированы магнитные аномалии, которые обеспечивают защиту от заряженных частиц, прилетающих из космоса. В настоящее время ученые предполагают, что это может быть связано с наличием маггемита – минерала, обладающего магнитными характеристиками.