Российские ученые оценили «сухость» лунных камней
Луна не всегда была таким «сухим» небесным телом, каким ее знают. Вполне вероятно, что на ранних этапах развития в ее мантии могла содержаться вода, газы и летучие соединения. Российские исследователи сделали шаг к разгадке тайны их появления, изучив процесс дегазации основных силикатных минералов, близких по химическому составу к морским базальтам. Это позволит оценить запасы ключевых ресурсов в лунном реголите, что будет полезно для развития будущей базы на поверхности естественного спутника Земли.
Сотрудники лаборатории геохимии углерода им. Э.М. Галимова и лаборатории геохимии мантии Земли ГЕОХИ РАН изучили особенности дегазации основных силикатных минералов (оливины, пироксены, плагиоклазы) в составе мантии, в интервале температур от 200 до 1000ºС. Как отмечают авторы, идея проведения такого исследования связана с повышенным интересом к изучению внутреннего состава Луны после успехов китайских лунных посадочных аппаратов серии «Чанъэ».
Чтобы изучить состав газов, которые связаны с происхождением и удержанием воды и летучих веществ в недрах, специалисты ГЕОХИ РАН создали экспериментальную установку. Прибор позволяет удалять газ из минералов при высоких температурах. Для этого используется метод прокаливания небольшого количества вещества в реакторе из цельного кварцевого стекла в атмосфере инертного газа — гелия, который также используется в подключенном газовом хроматографе.
Закрытая система продувается гелием до полного удаления следов атмосферных газов. Этот процесс контролируется периодическим отбором газов через шприц с помощью газового хроматографа «Кристал-Люкс 4000М». В общей сложности, это занимает около двух часов. Анализ состава газов с помощью хроматографа позволяет определять содержание веществ с точностью до миллионных долей (ppm).
Для изучения собственной летучести кислорода в минералах, образовавшихся в недрах Луны, была использована высокотемпературная установка с двумя твердыми электролитами на основе окиси циркония, стабилизированной оксидом иттрия. Прибор позволяет не только оценить поведение летучести кислорода в разных температурных условиях, но и точно измерить ее абсолютную величину. Специалисты провели предварительный химический анализ минералов на электронном микрозонде Cameca SX100. Для этого использовался ток величиной 10 мА и напряжение 15 кЭв.
В ходе эксперимента были определены составы выделяющихся газов с использованием методов газовой хроматографии в диапазоне температур от 200 до 1000 °С. Состав выделяющихся газов был сопоставлен с фугитивностью кислорода в оливинах. Также были получены КР- и ИК-спектры как исходных минералов, так и минералов после изотермического отжига при разных температурах. На их основе был изучен процесс теплового преобразования кристаллической структуры минералов и получены оценки их устойчивости, отмечают исследователи.
