Российские исследователи уточнили особенности инфракрасных спектров основных минералов лунных пород. Работа поможет точнее определять состав поверхности спутника Земли по данным дистанционного зондирования и подготовить инструменты для будущих космических миссий. Исследование выполнено сотрудниками лаборатории геохимии углерода имени Галимова Института геохимии и аналитической химии имени Вернадского Российской академии наук (ГЕОХИ РАН) и опубликовано в журнале Solar System Research.
Ученые изучили смеси ключевых минералов, составляющих лунную кору и мантию — прежде всего оливинов и кальциевых плагиоклазов (анортитов). Именно такие минералы доминируют в базальтах лунных морей и анортозитах древней коры, сформированной после кристаллизации глобального магматического океана Луны.
Почему так важны инфракрасные спектры
Методы инфракрасной спектроскопии позволяют дистанционно определять минеральный состав поверхности планет и астероидов. Каждый минерал имеет характерные полосы поглощения, зависящие от структуры кристаллической решетки и химического состава. Изучение таких «спектральных отпечатков» дает возможность интерпретировать данные орбитальных приборов без прямого отбора образцов.
В новой работе исследователи проанализировали спектры смесей минералов в среднем инфракрасном диапазоне (mid-infrared или MIR). Обычно к нему относят излучение с длиной волны от 2,5 до 8 мкм, но иногда включают в этот диапазон «длинный» ИК-свет (LIR) с длиной волны 8-25 мкм. Такой подход важен, поскольку реальные лунные породы состоят не из чистых фаз, а из комбинаций нескольких минералов. Ученые показали, что взаимное влияние компонентов приводит к смещению полос поглощения и изменению их интенсивности, что необходимо учитывать при интерпретации данных космических аппаратов.
Для чего это нужно миссии «Луна-26»
Полученные результаты помогут повысить точность дистанционного анализа состава лунной поверхности. Это особенно важно для будущих орбитальных миссий, ближайшей из которых станет аппарат «Луна-26». Его запуск намечен на 2028 год с космодрома Восточный. Орбитальный аппарат в течение 3 лет будет искать области с необычным минералогическим составом и потенциальными ресурсами для дальнейшего освоения Луны.
Минералогия Луны напрямую связана с ее геологической историей: плагиоклаз формировал первичную кору, а оливины и пироксены — мантию спутника. Их соотношение позволяет реконструировать процессы охлаждения лунного магматического океана и последующую эволюцию поверхности. Основные минералы лунного реголита — плагиоклаз, пироксен, оливин и ильменит — содержат кислород, железо, магний и титан, которые рассматриваются как ресурсы для будущих лунных баз.
Инфракрасные спектры особенно чувствительны к силикатам и аморфным фазам, поэтому они дополняют данные отражательной спектроскопии и позволяют выявлять даже малые примеси минералов. В дальнем ИК-диапазоне (far-infrared или FIR, 25-1000 мкм) некоторые рудные минералы Луны также имеют яркие полосы поглощения, что потенциально позволяет обнаруживать залежи титана и железа с орбиты.
О том, как удары метеоритов переплавляют поверхность Луны и покрывают ее стеклянным расплавом, читайте в материале Hi-Tech Mail.