На Луне впервые обнаружили гематит. На Земле этот минерал является составной частью наиболее высококачественной железной руды. На Луне же он образовался в результате столкновения с крупными объектами.
Окислительно-восстановительные реакции и окислительные материалы на Луне
Совместная исследовательская группа из Института геохимии Китайской академии наук (IGCAS) и Университета Шаньдун впервые обнаружила кристаллический гематит (α-Fe2O3) и маггемит (γ-Fe2O3), образованные в результате сильного удара, в образцах лунного грунта, собранных китайской миссией «Чанъэ-6» в бассейне Южный полюс — Эйткен (SPA).
Окислительно-восстановительные реакции являются фундаментальной составляющей формирования и эволюции планет. Однако научные исследования показали, что ни летучесть кислорода в недрах Луны, ни среда на ее поверхности не способствуют окислению. Соответственно, многовалентное железо на Луне существует преимущественно в виде двухвалентного (Fe2+) и металлического (Fe0) железа, что свидетельствует об общем восстановленном состоянии. Однако, благодаря дальнейшему изучению Луны, последние орбитальные исследования дистанционного зондирования с использованием спектроскопии в видимом и ближнем инфракрасном диапазоне указывают на распространенное присутствие гематита в высокоширотных регионах Луны.
Кроме того, предварительные исследования образцов «Чанъэ-5» впервые обнаружили субмикронный магнетит (Fe3O4), образованный при ударе, и следы Fe3+ в ударном стекле. Эти результаты свидетельствуют о том, что в процессе модификации поверхности Луны, вызванных внешними ударами, на спутнике Земли существовали локализованные окислительные среды.
Несмотря на этот прогресс в исследованиях, окончательные минералогические доказательства существования на Луне сильно окисляющих минералов, таких как гематит, оставались неясными. Кроме того, масштабы процессов окисления и распространенность характерных окисленных минералов на поверхности спутника уже давно являются предметом интенсивных дискуссий.
Образцы из бассейна SPA раскрывают новые факты
Бассейн SPA, один из самых больших и старейших ударных бассейнов в Солнечной системе, с чрезвычайно сложными масштабами и частотой ударов, является идеальной природной лабораторией для изучения окислительных реакций на поверхности Луны. Успешный возврат образцов грунта из бассейна SPA миссией «Чанье-6» в 2024 году позволил искать высокоокисленные вещества, образовавшиеся во время крупных ударных событий.
Исследовательская группа впервые обнаружила в лунной почве «Чанье-6» микроскопические зерна гематита. Посредством комбинации микроскопии электронного микроскопа, спектроскопии потери энергии электронов и рамановской спектроскопии они подтвердили кристаллическую структуру и уникальные характеристики этих частиц гематита, проверив, что минералы являются первичными компонентами Луны, а не земными примесями.
Исследование предполагает, что образование гематита тесно связано с крупными ударами в истории Луны. Экстремальные температуры, образовавшиеся в результате крупных ударов, испарили бы поверхностные материалы, создав временную среду с высокой фугитивностью кислорода в паровой фазе. В то же время этот процесс привел бы к десульфурации троиллита; высвобожденные ионы железа затем окислялись в среде с высокой фугитивностью и подвергались осадке в паровой фазе, образуя кристаллический гематит размером с микроны. Этот гематит сосуществует с магнитным магнетитом и маггемитом.
Понимание эволюции Луны
Примечательно, что происхождение распространенных магнитных аномалий на поверхности Луны, включая находящиеся в северо-западной части бассейна SPA, остается недостаточно объясненным. Учитывая тесную взаимосвязь между процессами окисления и образованием магнитных носителей минералов, это исследование дает ключевые доказательства на основе образцов, позволяющих прояснить носители и эволюционную историю этих лунных магнитных аномалий.
Это исследование ставит под сомнение давнее убеждение, что поверхность Луны полностью восстановлена. Оно также дает важные подсказки для расшифровки эволюции лунных магнитных аномалий и механизмов, лежащих в основе крупных ударных событий, способствуя тем самым нашему пониманию эволюции Луны.
По материалам phys.org
