На Місяці вперше виявили гематит. На Землі цей мінерал є складовою найбільш високоякісної залізної руди. На Місяці ж він утворився внаслідок зіткнення з великими об’єктами.
Реакції окислення-відновлення та окислювальні матеріали на Місяці
Спільна дослідницька група з Інституту геохімії Китайської академії наук (IGCAS) та Університету Шаньдун вперше виявила кристалічний гематит (α-Fe2O3) та маггеміт (γ-Fe2O3), утворені в результаті сильного удару, у зразках місячного ґрунту, зібраних китайською місією «Чан’е-6» у басейні Південний полюс — Ейткен (SPA).
Реакції окислення-відновлення є фундаментальною складовою формування та еволюції планет. Проте наукові дослідження показали, що ані летючість кисню в надрах Місяця, ані середовище на його поверхні не сприяють окисленню. Відповідно до цього, багатовалентне залізо на Місяці існує переважно у вигляді двовалентного (Fe2+) та металевого (Fe0) заліза, що свідчить про загальний відновлений стан. Однак, завдяки подальшому вивченню Місяця, останні орбітальні дослідження дистанційного зондування з використанням спектроскопії у видимому та ближньому інфрачервоному діапазоні вказують на поширену присутність гематиту у високоширотних регіонах Місяця.
Крім того, попередні дослідження зразків «Чан’е-5» вперше виявили субмікронний магнетит (Fe3O4), утворений під час удару, та сліди Fe3+ в ударному склі. Ці результати свідчать про те, що під час процесів модифікації поверхні Місяця, спричинених зовнішніми ударами, на супутнику Землі існували локалізовані окислювальні середовища.
Попри цей прогрес у дослідженнях, остаточні мінералогічні докази існування на Місяці сильно окислювальних мінералів, таких як гематит, залишалися неясними. Крім того, масштаби процесів окислення та поширеність характерних окислених мінералів на поверхні супутника вже давно є предметом інтенсивних дискусій.
Зразки з басейну SPA розкривають нові факти
Басейн SPA, один із найбільших і найстаріших ударних басейнів у Сонячній системі, з надзвичайно складними масштабами та частотою ударів, є ідеальною природною лабораторією для вивчення окислювальних реакцій на поверхні Місяця. Успішне повернення зразків ґрунту з басейну SPA місією «Чан’е-6» у 2024 році дало можливість шукати високоокислені речовини, що утворилися під час великих ударних подій.
Дослідницька група вперше виявила в місячному ґрунті «Чан’е-6» мікроскопічні зерна гематиту. За допомогою комбінації мікроскопії електронного мікроскопа, спектроскопії втрати енергії електронів та раманівської спектроскопії вони підтвердили кристалічну структуру та унікальні характеристики цих частинок гематиту, перевіривши, що мінерали є первинними компонентами Місяця, а не земними домішками.
Дослідження припускає, що утворення гематиту тісно пов’язане з великими ударами в історії Місяця. Екстремальні температури, що утворилися в результаті великих ударів, випарували б поверхневі матеріали, створивши тимчасове середовище з високою фугітивністю кисню в паровій фазі. Водночас цей процес спричинив би десульфурацію троїліту; вивільнені іони заліза потім окислювалися в середовищі з високою фугітивністю і піддавалися осаду в паровій фазі, утворюючи кристалічний гематит розміром з мікрони. Цей гематит співіснує з магнітним магнетитом і маггемітом.
Розуміння еволюції Місяця
Примітно, що походження поширених магнітних аномалій на поверхні Місяця, включаючи ті, що у північно-західній частині басейну SPA, залишається недостатньо поясненим. З огляду на тісний взаємозв’язок між процесами окислення та утворенням магнітних носіїв мінералів, це дослідження надає ключові докази на основі зразків, що дозволяють прояснити носії та еволюційну історію цих місячних магнітних аномалій.
Це дослідження ставить під сумнів давнє переконання, що поверхня Місяця є повністю відновленою. Воно також надає важливі підказки для розшифрування еволюції місячних магнітних аномалій та механізмів, що лежать в основі великих ударних подій, тим самим сприяючи нашому розумінню еволюції Місяця.
За матеріалами phys.org
