Подарок с Земли: ученые выяснили, почему на Луне образуется ржавчина
Ученые нашли новые доказательства того, что ржавчина на Луне могла появиться благодаря кислороду с Земли. В 2020 году исследователи обнаружили на высоких широтах Луны гематит — минерал оксида железа, который мы знаем как ржавчину. Это открытие удивило научное сообщество, потому что для образования ржавчины нужен кислород, а на Луне его почти нет.
Сначала специалисты предложили несколько теорий. Например, кислород мог выделиться из лунной магмы, прилететь с астероидами и кометами или появиться в результате крупных столкновений. Однако только одна гипотеза объясняла, почему гематит распределен именно таким образом. Согласно ей, ионы кислорода попадают на Луну с потоком частиц из магнитосферы нашей планеты.
Это явление называют земным ветром. Оно происходит примерно пять дней в месяц, когда Земля оказывается между Солнцем и Луной. В это время частицы из верхних слоев земной атмосферы уносятся в космос и достигают лунной поверхности. В остальное время Луна в основном подвергается воздействию солнечного ветра, который несет ионы водорода с низкой энергией.
Недавно группа ученых представила новые аргументы в пользу этой теории. Они провели лабораторные эксперименты, которые имитировали условия на поверхности Луны. Команда облучала различные железосодержащие минералы, найденные на спутнике, кислородом и водородом с энергиями, которые соответствуют частицам земного ветра. Также они использовали ионы водорода, похожие на те, что несет солнечный ветер.
Результаты показали, что ионы кислорода из земного ветра действительно могут окислять железо, сульфид железа и ильменит в лунном реголите и превращать их в гематит. Авторы исследования объясняют, что даже если эти минералы существуют в виде микрочастиц в лунной пыли, они могут напрямую окисляться под воздействием земного ветра. Образовавшийся гематит на поверхности частиц реголита легко обнаружить с помощью оптической спектрометрии.
На Луне предложили создать комплекс для производства кислорода
Затем исследователи проверили, могут ли ионы водорода обратить этот процесс и превратить ржавчину обратно в металлическое железо. Для этого они облучали гематит двумя видами водорода: высокоэнергетическим, как в земном ветре, и низкоэнергетическим, как в солнечном. Оказалось, что высокоэнергетические ионы водорода способны восстанавливать гематит до железа, а низкоэнергетические ионы практически неэффективны.
Ученые пришли к выводу, что сохранение гематита на лунной поверхности зависит от баланса энергии и соотношения потоков ионов кислорода и водорода в земном ветре. Хотя солнечный ветер постоянно бомбардирует Луну водородом, его ионы имеют низкую энергию и не могут полностью разрушить окисленный слой. Они проникают недостаточно глубоко, в то время как более энергичные протоны из земного ветра проходят сквозь весь слой и обеспечивают более полное восстановление.
В целом, исследование убедительно поддерживает теорию земного ветра. Однако авторы отмечают, что лабораторные условия не могут полностью воспроизвести сложную лунную среду. Они считают, что будущие лунные миссии и моделирование помогут глубже понять, как именно происходят эти реакции.
Самое популярное
