Nowa analiza gleby księżycowej znaleziona przez chińską misję Chang’e 6 dostarcza pierwszego bezpośredniego dowodu na istnienie krystalicznego hematytu (α-Fe₂O₃) i maghemitu (γ-Fe₂O₃) utworzonego w wyniku dużego uderzenia. Odkrycie opublikowane w czasopiśmie Science Advances obala długo utrzymywane założenie, że powierzchnia Księżyca znajduje się głównie w stanie zredukowanym, i dostarcza ważnych wskazówek na temat ewolucji planety.
Księżycowa tajemnica oksydacyjna
Przez dziesięciolecia naukowcy uważali, że środowisko księżycowe i warunki wewnętrzne nie sprzyjają znacznemu utlenieniu. Oczekiwano, że żelazo na Księżycu będzie występować głównie w postaci dwuwartościowej (Fe²⁺) lub metalicznej (Fe⁰). Jednak ostatnie badania orbitalne wykazały obecność hematytu w regionach o dużych szerokościach geograficznych, powodując kontrowersje naukowe. Poprzednie badania próbek z misji Chang’e 5 wykazały powstanie magnetytu (Fe₃O₄) w wyniku uderzenia, co wskazuje na lokalne środowiska utleniające podczas zmian powierzchni.
Pomimo tych odkryć ostateczne dowody mineralogiczne na istnienie silnie utlenionych minerałów, takich jak hematyt, pozostały nieuchwytne. Stopień procesów utleniania i obfitość utlenionych minerałów na powierzchni Księżyca pozostały niejasne.
Próbki Chang’e-6 ujawniają nowe dowody
Misja Chang’e 6, w ramach której pomyślnie pobrano próbki gleby z basenu Bieguna Południowego-Aitken (SPC-E), umożliwiła poszukiwanie silnie utlenionych substancji powstających podczas dużych uderzeń. YPK-E, jeden z największych i najstarszych kraterów uderzeniowych w Układzie Słonecznym, jest idealnym naturalnym laboratorium do badania reakcji utleniania.
Naukowcy zidentyfikowali mikroskopijne ziarna hematytu w glebie księżycowej przywiezionej przez misję Chang’e 6. Korzystając z mikroskopii elektronowej z mikrosondą, spektroskopii strat energii elektronów i spektroskopii Ramana, potwierdzili strukturę krystaliczną i unikalne właściwości tych cząstek hematytu, potwierdzając, że są to główne składniki Księżyca, a nie zanieczyszczenia ziemskie.
Jak wpływ stymuluje utlenianie
Badanie sugeruje, że powstawanie hematytu jest ściśle powiązane z głównymi uderzeniami w historii Księżyca. Ekstremalne temperatury generowane przez duże uderzenia powodują odparowanie materiałów powierzchniowych, tworząc tymczasowe środowisko o wysokim ciśnieniu parcjalnym tlenu. Proces ten powoduje również odsiarczenie troilitu, uwalniając jony żelaza, które następnie utleniają się w środowisku o wysokim ciśnieniu parcjalnym tlenu i ulegają osadzaniu się gazu, tworząc mikroskopijne krystaliczne ziarna hematytu. Hematyt ten współistnieje z magnetytem magnetycznym i maghemitem.
Implikacje dla magnetyzmu księżycowego
Pochodzenie szeroko rozpowszechnionych anomalii magnetycznych na powierzchni Księżyca, w tym w północno-zachodniej części SPC-E, pozostaje słabo wyjaśnione. Biorąc pod uwagę korelację między procesami utleniania a powstawaniem nośników magnetycznych, niniejsze badanie dostarcza kluczowych dowodów opartych na próbkach, pozwalających wyjaśnić nośniki i historię ewolucji tych księżycowych anomalii magnetycznych.
Badanie to pogłębia naszą wiedzę na temat ewolucji Księżyca, podważając długo utrzymujące się przekonanie, że powierzchnia Księżyca została całkowicie odtworzona. Odkrycia dostarczają ważnych wskazówek umożliwiających rozszyfrowanie ewolucji księżycowych anomalii magnetycznych i mechanizmów leżących u podstaw głównych zdarzeń uderzeniowych.
