Анализ образцов лунного грунта, полученных в рамках китайской миссии Chang’e-5, показал связь между фрагментами окисленного железа и частицами стекла, возникающими при падении метеоритов. Предполагается, что именно столкновения с метеоритами инициируют реакции, приводящие к окислению железа и образованию «ржавчины» без необходимости участия кислорода и воды.
В лунных образцах, привезенных астронавтами во время миссий Apollo, ранее были выявлены соединения оксида железа (III), встречающиеся на поверхности Марса красноватые отложения часто принимают за гематит, или, проще говоря, за ржавчину. Эта находка вызвала удивление у специалистов, поскольку лунный грунт характеризуется восстановительными свойствами, на спутнике практически отсутствует кислород, воды очень мало, и она находится в твердой форме.
Последующие исследования только запутали загадку. Недавние съемки, сделанные индийским зондом Chandrayaan-1, показали, обнаружено, что содержание гематита на Луне значительно превышает прежние оценки, в особенности в полярных областях. Это породило предположения о формировании ржавчины, связанные с незначительными «утечками» кислорода из земной атмосферы. Предполагается, что некоторая доля этого газа может достигать лунной поверхности и вызывать окисление железа.
Очередные образцы лунного железа (III) попали в руки ученых совсем недавно, благодаря работе китайской миссии Chang’e-5. Аппарат доставил около 1700 граммов реголита, собранного на севере Океана Бурь. Еще пару миллиардов лет назад в этой области сохранялась вулканическая активность, и местная поверхность намного моложе той, где побывали миссии Apollo.
Анализ выявил значительное содержание гематита в данном материале. Такое быстрое накопление невозможно объяснить незначительным влиянием кислорода земной атмосферы. Поэтому ученые, исследовавшие образцы, выдвинули и подтвердили альтернативную гипотезу о происхождении «лунной ржавчины». Статья Хайян Сяня (Haiyang Xian) и его коллег опубликована в журнале Nature Astronomy.
Авторы провели исследование образца CE5C0400YJFM00408 и установили, что частицы гематита в нем соединены с мелкими фрагментами стекла. Образование таких стеклянных агглютинатов связано с ударным воздействием метеоритов. Это позволяет сделать вывод о том, что «лунная ржавчина» формируется в результате быстрых реакций, происходящих во время падения микрометеоритов. Поскольку Луна не имеет атмосферы, подобные тела достигают ее поверхности гораздо чаще, практически непрерывно обрушиваясь на нее.
Такие химические реакции называются диспропорционированием. В таких реакциях один и тот же элемент одновременно принимает на себя функции восстановителя и окислителя, что приводит к образованию двух различных соединений, в которых этот элемент находится в разных степенях окисления. Вероятно, именно подобные изменения происходят с железом, присутствующим в лунном реголите, что и обуславливает накопление в нем оксидов железа, известных как «ржавчина».