Ученые из ГЕОХИ и ИКИ РАН выяснили, откуда на Луне берется нанофазное железо
Российские исследователи воспроизвели в лаборатории процессы, которые миллиарды лет идут на поверхности Луны. Эксперименты показали: крошечные частицы металлического железа в лунном грунте могут образовываться прямо в расплавленной породе при ударе микрометеоритов, без участия солнечного ветра.
Ученые из ГЕОХИ РАН и Института космических исследований РАН провели серию лазерных экспериментов, имитирующих удар микрометеорита. Лазерные импульсы нагревали образцы базальта, оливина и пироксена (типичных минералов лунной поверхности) до кратковременного плавления. После остывания в стекловидных каплях расплава обнаружились многочисленные наночастицы металлического железа — нанофазное железо (npFe⁰).
Эти частицы считаются главным признаком космического выветривания — воздействия на поверхность Луны микрометеоритов и солнечного ветра. Они покрывают зерна реголита тонкими пленками и встречаются в агглютинатах — спекшихся стекловидных частицах грунта. От них напрямую зависит внешний вид Луны: нанофазное железо делает грунт темнее, меняет оттенки поверхности и влияет на спектры, по которым орбитальные аппараты определяют ее состав.
Ранее предполагалось два основных источника такого железа: либо оксиды железа восстанавливаются водородом солнечного ветра, либо металл конденсируется из облака пара, возникающего при ударе. Эксперименты показали третий вариант: железо может выделяться прямо внутри силикатного расплава.
Для образования этого соединения нужен кратковременный экстремальный нагрев. При высокой температуре оксид железа распадается, кислород уходит в газовую фазу, а в расплаве остается металлическое железо. Оно собирается в мельчайшие сферические частицы и капли, а выделившийся кислород образует пузырьки. В опытах такие пузырьки часто находили рядом с россыпями наночастиц. Похожие структуры ранее наблюдали и в настоящем лунном грунте, и в образцах астероида Итокава.
Интересно, что частицы нередко выстраиваются в цепочки вдоль быстро застывающих потоков расплава. Их количество зависит от исходного содержания железа в минерале: чем его больше, тем активнее формируется npFe⁰. Сравнение с образцами, доставленными миссией «Луна-20», показало такие же структуры — значит, лабораторная модель хорошо описывает процессы, которые действительно происходят на Луне.
Ранее мы рассказывали, как с помощью нейросети пытаются найти место посадки советской станции «Луна-9».
На обложке генерация Pro Космос
Самое популярное
