|
Загадочную лунную ржавчину объяснили
|
|
|
|
В 2020 году ученые сообщили об обнаружении гематита, минерала из оксида железа, также известного как ржавчина, распространенного в более высоких широтах Луны, особенно на обратной стороне. Это стало неожиданностью, учитывая низкую концентрацию кислорода, который необходим для образования ржавчины, на Луне. Исследователи предложили несколько теорий, объясняющих происхождение кислорода в лунной ржавчине, включая дегазацию летучих веществ из лунной магмы, астероидов, комет или крупных столкновений.
|
|
|
|
Однако единственным объяснением, которое могло бы объяснить характер распределения гематита, было то, что ионы кислорода переносились на Луну магнитосферой Земли. Это происходит примерно в течение пяти дней в месяц, когда Земля находится между Солнцем и Луной, позволяя частицам своей атмосферы попадать на поверхность Луны. Это явление называется "земным ветром". В другое время Луна в основном подвергается воздействию низкоэнергетических ионов водорода, образующихся при солнечном ветре.
|
|
|
|
Недавно группа ученых представила дополнительные доказательства, подтверждающие эту теорию. В исследовании, опубликованном в Geophysical Research Letters, была предпринята попытка проверить, может ли земной ветер производить гематит, путем проведения серии лабораторных экспериментов, имитирующих условия на поверхности Луны. Команда сделала это, облучив различные железосодержащие минералы, найденные на Луне, кислородом и водородом с энергией, ожидаемой от частиц земного ветра, а также ионов водорода, подобных тем, которые образуются при солнечном ветре.
|
|
|
|
|
|
|
Результаты показали, что ионы кислорода, подобные ионам земного ветра, могут окислять металлическое железо, сульфид железа и ильменит, обнаруженные в лунном реголите, с образованием гематита.
|
|
|
|
"Хотя эти железосодержащие минералы могут встречаться в виде микрочастиц или мелких кристаллов в лунном реголите, они могут подвергаться прямому окислению под воздействием земного ветра. Образующийся гематит на внешней поверхности частиц реголита легко обнаруживается с помощью оптической спектрометрии", - объясняют авторы исследования.
|
|
|
|
Исследователи также хотели определить, восстановят ли ионы водорода гематит обратно до металлического железа. Для этого они облучили гематит как высокоэнергетическим водородом, имитирующим водород, содержащийся в земном ветре, так и низкоэнергетическими ионами водорода, например, солнечными.
|
|
|
|
Результаты показали, что высокоэнергетические ионы водорода способны восстанавливать гематит обратно до металлического железа, в то время как низкоэнергетические ионы водорода в значительной степени неэффективны. Команда ученых утверждает, что удержание гематита на поверхности Луны зависит как от энергии, так и от относительного соотношения потоков ионов кислорода и водорода от земного ветра.
|
|
|
|
"Сохранение и преимущественное распределение гематита в высокоширотных регионах требует тщательного рассмотрения. Хотя лунная поверхность за пределами магнитосферы Земли постоянно подвергается бомбардировке протонами солнечного ветра с потоками, примерно в 100 раз превышающими потоки земного ветра, наши эксперименты по внедрению низкоэнергетического водорода демонстрируют ограниченную эффективность снижения из-за меньшей глубины проникновения, которая не полностью охватывает окисленную область. Напротив, протоны с более высокой энергией достигают полного проникновения, что позволяет проводить более тщательное измельчение", - говорят авторы.
|
|
|
|
В целом, исследование убедительно подтверждает теорию о земном ветре. Однако лабораторные условия могут не полностью воспроизводить сложную лунную среду. Авторы исследования предполагают, что будущие полеты на Луну и моделирование взаимодействия ионов земного ветра могут помочь углубить понимание того, как происходят эти реакции.
|
|
|
|
Источник
|
