Исследователи из Института геохимии Китайской академии наук под руководством Ли Яна и Цао Чжи провели детальное исследование лунного грунта, собранного в ходе миссии «Чанъэ-5». В результате они подтвердили присутствие субмикроскопических частиц магнетита по всей поверхности Луны, что существенно обновляет понимание лунной среды.
Исследователи использовали электронный микроанализ для изучения каплевидных, округлых зёрен сульфида железа, внедрённых в ударные стекла в лунном грунте. Результаты показали, что субмикроскопический магнетит, образовавшийся в результате удара, повсеместно присутствует в лунном реголите. Содержание магнетита оказалось тесно связанным с содержанием титана в регионе.
Магнетит является важным окисленным минералом в планетной науке, его присутствие связано с палеомагнитными полями и признаками жизни. Ранее считалось, что он редко встречается на лунной поверхности. Однако исследования с помощью спектроскопии и электронного парамагнитного резонанса (ЭПР) выдвинули гипотезу о распространённости субмикроскопических «магнетитоподобных» фаз в лунных грунтах миссии «Аполлон».
Исследование Ли и Као показало, что большое количество субмикроскопических частиц магнетита существовало в каплевидных, округлых зёрнах сульфида железа в ударных стёклах. Микроанализ показал, что этот тип магнетита вызван ударным событием. Для объяснения его образования исследователи использовали механизм эвтектоидной реакции (4FeO = Fe3O4 + Fe). Эвтектоидная реакция характеризуется тем, что она происходит при определённых условиях, таких как высокая температура, давление и концентрация реагентов. В этом случае, ударное событие на Луне создало условия, необходимые для протекания этой реакции, что привело к образованию магнетита.
Статистические результаты показали, что на поверхности около 200 стекловидных зёрен было обнаружено 7 каплевидных зёрен сульфида железа, содержащих магнетит. Сульфидные капли часто ассоциируются со стекловидными зёрнами, но имеют определённую вероятность, а образование магнетита соответствует правилу, подчёркнутому в отношении содержания титана в ударном стекле.
«Мы считаем, что субмикроскопический магнетит в каплевидных зёрнах сульфида железа является минералогическим доказательством существования субмикроскопических магнетитоподобных фаз, обнаруженных в эпоху "Аполлона". Это даёт прочную основу для вывода о том, что субмикроскопический магнетит, образовавшийся в результате удара, может быть повсеместно распространён в лунном реголите в регионе с высоким содержанием титана», — сказал Ли Ян.
Исследование было опубликовано в журнале Science Advances 20 сентября. Потенциально повсеместное образование ферромагнитных минералов, о котором сообщается в этом исследовании, также является дополнительным подтверждением ударного механизма возникновения магнитных аномалий на поверхности Луны, описанного в предыдущих исследованиях.
Сульфиды в жидком внешнем ядре и ильменит, переносимые ранними событиями переворота лунной мантии, контактировали друг с другом в среде высокого давления (~4,75 ГПа) на границе лунного ядра и мантии. Это могло привести к присутствию растворенного кислорода в сульфиде и образованию магнетита в глубокой луне.