|
Высокая степень сцепления грунта Луны
|
|
|
|
Лунные образцы служат важным связующим звеном между орбитальным дистанционным зондированием и наземными измерениями достоверности. Предыдущие миссии по возвращению образцов - "Аполлон", "Луна" и "Чанъэ—5" - в совокупности собрали около 383 килограммов лунного грунта и горных пород с ближней стороны Луны, что позволило лучше понять геологическую эволюцию Луны и свойства реголита. Однако отсутствие образцов с дальней стороны ограничило исследования его уникального состава и геологической истории.
|
|
|
|
25 июня 2024 года китайская миссия "Чанъэ-6" успешно доставила 1935,3 грамма лунного грунта из впадины Южный полюс–Эйткен на обратной стороне Луны — крупнейшего, самого глубокого и старейшего лунного ударного сооружения.
|
|
|
|
По словам Ху Хао, главного конструктора миссии "Чанъэ-6", возвращенные образцы оказались "немного более вязкими и комковатыми", чем относительно мелкий сыпучий материал, собранный "Чанъэ-5".
|
|
|
|
Чтобы количественно оценить это наблюдение, исследовательская группа, возглавляемая проф. Ци Шенвэнь (Qi Shengwen) из Института геологии и геофизики Академии наук Китая (IGGCAS) провел эксперименты с неподвижной воронкой и вращающимся барабаном для измерения угла наклона - ключевого параметра, отражающего сыпучесть гранулированных материалов. Работа была опубликована в журнале Nature Astronomy.
|
|
|
|
Результаты показали, что грунт Чанъэ-6 имеет значительно больший угол наклона, чем образцы, расположенные вблизи поверхности, что свидетельствует о текучести, характерной для связных грунтов.
|
|
|
|
|
|
|
Последующий анализ исключил влияние магнитного поля и цементации, поскольку образцы содержали лишь незначительные количества магнитных минералов и не содержали глинистых минералов. Вместо этого повышенный угол наклона объясняется тремя взаимодействиями между частицами: трением, силами ван-дер-Ваальса и электростатическими силами.
|
|
|
|
В то время как трение пропорционально шероховатости поверхности частиц, вклад ван-дер-ваальсовых и электростатических сил возрастает с уменьшением размера частиц. Используя показатель D60 — диаметр частиц, при котором 60% образца получается более мелким, — исследователи определили критический порог размера, равный приблизительно 100 микрометрам. Ниже этого порога мелкие минеральные частицы, не содержащие глины, начинают проявлять когезионные свойства.
|
|
|
|
Компьютерная томография с высоким разрешением показала, что образцы из Чанъэ-6 имеют диаметр D60 всего 48,4 мкм, что значительно мельче и имеет более неправильную форму, чем грунты, находящиеся вблизи поверхности, и значительно меньшую сферичность частиц.
|
|
|
|
"Это необычно, - отметил профессор Ци. - Более мелкие частицы, как правило, более сферические. Несмотря на мелкозернистость, почва Чанъэ-6 имеет более сложную морфологию частиц".
|
|
|
|
Это явление может быть вызвано двумя факторами: более высоким содержанием полевого шпата в образцах (~32,6%), минерала, подверженного фрагментации, и более интенсивным космическим выветриванием на противоположной стороне. Эти текстурные и морфологические характеристики усиливают взаимодействие между частицами, что приводит к наблюдаемой высокой когезии.
|
|
|
|
Это исследование дает первое систематическое объяснение сцепления лунного грунта с точки зрения гранулометрической механики, предлагая новое понимание физических свойств реголита на дальней стороне.
|
|
|
|
Источник
|
