Новий аналіз місячного ґрунту, який повернула китайська місія Chang’e 6, надає перші прямі докази кристалічного гематиту (α-Fe₂O₃) та маггеміту (γ-Fe₂O₃), утвореного в результаті великого удару. Відкриття, опубліковане в журналі Science Advances, спростовує давнє припущення про те, що поверхня Місяця перебуває переважно у зменшеному стані, і дає важливі підказки про еволюцію планети.
Місячна окислювальна таємниця
Десятиліттями вчені вважали, що місячне середовище та внутрішні умови не підходять для значного окислення. Очікувалося, що залізо на Місяці існуватиме переважно у формі двовалентного (Fe²⁺) або металевого (Fe⁰). Однак нещодавні орбітальні дослідження показали наявність гематиту у високих широтах, що викликало наукові суперечки. Попередні дослідження зразків із місії Chang’e 5 виявили магнетит (Fe₃O₄), який утворився в результаті удару, що вказує на локальні окислювальні середовища під час зміни поверхні.
Незважаючи на ці відкриття, остаточні мінералогічні докази високоокислених мінералів, таких як гематит, залишалися невловимими. Ступінь процесів окислення і велика кількість окислених мінералів на поверхні Місяця залишалися неясними.
Зразки Chang’e-6 виявляють нові докази
Місія Chang’e 6, яка успішно повернула зразки ґрунту з басейну Південного полюса-Ейткен (SPC-E), дала можливість шукати речовини з високим ступенем окислення, які утворюються під час великих ударів. YPK-E, один із найбільших і найстаріших ударних кратерів у Сонячній системі, є ідеальною природною лабораторією для вивчення реакцій окислення.
Дослідники виявили мікроскопічні зерна гематиту в місячному ґрунті, повернуті місією Chang’e 6. Використовуючи мікрозондову електронну мікроскопію, спектроскопію втрат енергії електронів і спектроскопію комбінаційного розсіювання, вони підтвердили кристалічну структуру та унікальні характеристики цих частинок гематиту, підтвердивши, що вони є основними місячними компонентами, а не земними забрудненнями.
Як впливи стимулюють окислення
Дослідження показує, що утворення гематиту тісно пов’язане з великими ударами в історії Місяця. Екстремальні температури, спричинені сильними ударами, випаровують поверхневі матеріали, створюючи тимчасове середовище високого парціального тиску кисню. Цей процес також змушує троіліт десульфуруватись, вивільняючи іони заліза, які потім окислюються в середовищі з високим парціальним тиском кисню та піддаються газовому осадженню з утворенням мікроскопічних кристалічних зерен гематиту. Цей гематит співіснує з магнітним магнетитом і маггемітом.
Наслідки для місячного магнетизму
Походження поширених магнітних аномалій на поверхні Місяця, в тому числі в північно-західній частині SPC-E, залишається погано поясненим. Враховуючи кореляцію між окисними процесами та утворенням магнітних носіїв, це дослідження надає ключові докази на основі зразків для з’ясування носіїв та еволюційної історії цих місячних магнітних аномалій.
Це дослідження покращує наше розуміння еволюції Місяця, кидаючи виклик давній думці про те, що місячна поверхня була повністю відновлена. Отримані дані пропонують важливі підказки для розшифровки еволюції місячних магнітних аномалій і механізмів, що лежать в основі великих зіткнень.
