Хотя на Луне практически нет воздуха, новые исследования указывают на присутствие гематита в ее коре. Гематит - это форма ржавчины, для образования которой обычно требуется кислород и вода. Это открытие немного удивило ученых.
Красная планета, или Марс, издавна славилась своей ржавчиной. Железо, которое часто встречается на его поверхности - в сочетании с водой и кислородом с древних времен придает ему характерный ржавый оттенок. Поэтому ученые были удивлены, обнаружив доказательства того, что наша безвоздушная Луна также содержит ржавчину.
В новой статье, только что опубликованной в журнале Science Advances, обобщается обзор данных, полученных с орбитального аппарата Chandrayaan-1 Индийской организации космических исследований. Этот зонд обнаружил водяной лед и нанес на карту различные минералы, обнаруженные на поверхности Серебряного глобуса во время исследования 2008 года. Ведущий автор Шуай Ли из Гавайского университета теперь показывает, что вода действительно присутствует в данных, полученных с помощью прибора Chandrayaan-1 (M3) Moon Mineralogy Mapper. Вода взаимодействует с горными породами, образуя широкий спектр минералов, и прибор M3 обнаружил и изучил их химические спектры - наблюдая свет, отражающийся от различных наблюдаемых поверхностей. Благодаря этому мы, среди прочего, узнали, что полюса Луны имеют совершенно другой химический состав, чем остальная ее часть.
Заинтригованный этим, Ли обратил свое внимание на полярные спектры. Хотя поверхность Луны усеяна богатыми железом камнями, было довольно удивительно иметь спектральную характеристику, которая могла бы соответствовать минералу под названием гематит. Этот минерал представляет собой форму оксида железа или просто ржавчины и образуется, когда железо подвергается воздействию кислорода и воды. Но на Луне не должно быть много кислорода или жидкой воды, так как же она может «заржаветь»?
Эта загадка может быть связана с солнечным ветром - потоками заряженных частиц, исходящих от Солнца, бомбардирующих Землю и Луну водородом. Водород препятствует образованию гематита. Это называется восстановителем, что означает, что он добавляет «новые» электроны к материалам, с которыми взаимодействует. Однако это противоположно тому, что нужно для производства гематита: чтобы железо ржавело, ему нужен окислитель, удаляющий электроны. Также стоит добавить, что, хотя у Земли есть магнитное поле, которое защищает ее от водорода, у Луны его нет. По словам Ли, Луна на самом деле является ужасной средой для образования гематита. Поэтому он попросил ученых JPL Эбигейл Фрэман и Вивиан Сан помочь ему просмотреть данные M3 и подтвердить открытие гематита.
Эти ученые поначалу тоже были настроены скептически. Однако после тщательного изучения данных Фрейман и Сан были убеждены, что данные действительно указывают на присутствие гематита на полюсах Луны.
В совместной статье была представлена модель, объясняющая, как ржавчина все еще может образовываться в такой среде. Во-первых, хотя на Луне нет атмосферы, она содержит следы кислорода. Источник этого кислорода ... наша планета. Поле Земли движется позади планеты, и в 2007 году японский орбитальный аппарат Кагуя обнаружил, что кислород из верхних слоев атмосферы Земли также может перемещаться по этому последнему магнитному хвосту поля, преодолевая расстояние в 385000 километров - до Луны. Это открытие согласуется с данными M3, которые обнаружили больше гематита на ближней стороне Луны, чем на обратной.
Это говорит о том, что именно кислород на Земле может управлять образованием гематита.- добавляет Ли.
Кроме того, мы знаем, что Луна удалялась от Земли в течение миллиардов лет, поэтому также возможно, что больше кислорода просачивалось в нее таким образом в прошлом, когда эти тела были ближе друг к другу.
Это похоже на водород, производимый солнечным ветром. В качестве восстановителя водород должен предотвращать окисление. Но магнитный хвост Земли имеет промежуточный эффект. Помимо переноса кислорода с Земли на Луну, он также блокирует более 99% солнечного ветра в определенные моменты времени на орбитальной позиции Луны (особенно, когда Луна полная). Это открывает определенные временные окна в лунном цикле, в которых ржавчина может образовываться легче.
Третий кусок головоломки - вода. Хотя большая часть Луны является сухой, водяной лед можно найти в затененных лунных кратерах на ее невидимой стороне. Но гематит обнаружен далеко от такого льда. Вместо этого ученые сосредотачиваются на молекулах воды на поверхности Луны. Ли предполагает, что быстро движущиеся частицы пыли, которые регулярно бомбардируют Луну, могут выпускать частицы воды с ее поверхности, смешивая их позже с железом в лунном грунте. Тепло, выделяющееся при этих ударах, может увеличить скорость окисления, а сами частицы пыли также могут переносить молекулы воды, имплантируя их на поверхность, так что они хорошо смешиваются с железом.
Однако требуется больше данных, чтобы точно определить, как вода взаимодействует с камнями. Эти данные также могут помочь прояснить еще одну загадку: почему меньше гематита также образуется на обратной стороне Луны, куда кислород Земли вообще не может попасть.
«Я думаю, наши результаты показывают, что в солнечной системе происходят более сложные химические процессы, чем мы думали ранее», - добавляет Сан.
Наконец, Ли отмечает, что сейчас у нас захватывающее время для изучения Луны. Спустя почти 50 лет после последней посадки Аполлона Луна снова стала основным пунктом назначения для космических путешествий и миссий. НАСА планирует отправить туда десятки новых инструментов и технологических экспериментов, а затем пилотируемые миссии, которые начнутся уже в 2024 году - все в рамках программы Artemis.
