Науковці встановили, що причина появи гематиту — мінералу, що утворюється внаслідок окислення заліза — на Місяці пов’язана із киснем, який витікає з атмосфери Землі. Під час повного Місяця наш супутник потрапляє до магнітохвоста планети, де його поверхню бомбардують кисневі іони. Про це повідомляє медіа про науку, технології та здоров’я КРВ.медіа з посиланням на текст дослідження, опублікований у Geophysical Research Letters.
Чому на Місяці взагалі з’являється гематит?
Гематит (Fe₂O₃) — це мінерал, який утворюється під час окиснення заліза. Його червонуватий колір добре знайомий за земною іржею. Для утворення гематиту зазвичай потрібен кисень і вода — обидві ці умови відсутні на Місяці. Там немає стабільної атмосфери, а лише тонка екзосфера, у якій не спостерігається вільного кисню.
Водночас на Місяць постійно впливають частинки сонячного вітру, зокрема водень — елемент, який діє як відновник, тобто зазвичай пригнічує процеси окиснення. З огляду на це, виявлення гематиту на Місяці стало несподіванкою для науковців. Вперше про це повідомив у 2020 році планетолог Шуай Лі з Гавайського університету. У новому дослідженні вчені довели: головним окиснювач є не сонце, а Земля.
Магнітохвіст Землі: міст між планетою та супутником
Термін «магнітохвіст» означає витягнуту частину земної магнітосфери, яка утворюється під тиском сонячного вітру з боку, протилежного до Сонця. Вона простягається далеко за орбіту Землі — туди, де щомісяця проходить Місяць під час фази повного Місяця.
У цей час супутник занурюється в область, де зменшується дія сонячного вітру, але зростає вплив частинок, які просочуються з атмосфери Землі. Серед них — кисневі іони, які й досягають поверхні Місяця. Дослідники з Університету науки і технологій Макао під керівництвом Сяньді Цзена змоделювали ці умови в лабораторії — і підтвердили: кисневі іони можуть окислювати залізо навіть без участі води.
Як довели: гематит — результат «земного вітру»
У досліді вчені використали залізовмісні мінерали, аналогічні до тих, що є у місячному ґрунті (реголіті): піроксен, олівін, ільменіт, тройліт, а також зразки магнетиту (Fe₃O₄) і метеоритного заліза. Їх опромінювали кисневими іонами, а потім — водневими, імітуючи вплив «вітру» із Землі та Сонця відповідно.
Результат був однозначним: окислення до гематиту відбувалося насамперед із чистим залізом, тройлітом і ільменітом. Натомість піроксен та олівін майже не піддавалися цьому процесу. Це означає, що гематит на Місяці утворюється вибірково — залежно від мінерального складу.
Також було доведено: «сонячний вітер» не може ефективно зворотити процес окислення, тоді як сильні іони з атмосфери Землі здатні змінювати структуру поверхні. Отже, навіть короткочасний вплив магнітохвоста має довготривалий ефект.
Чому іржа з’являється саме біля полюсів?
Дослідження також дало відповідь на питання про географічне розташування гематиту. Карти, створені на основі даних спектрометрів, показують, що найбільше його накопичено саме на полюсах Місяця. Це збігається з поведінкою магнітохвоста, який спрямовує кисневі іони саме у високі широти.
Полярні області також менше зазнають дії сонячного вітру, тому процеси окиснення заліза не компенсуються зворотною дією водню. Таким чином, саме на полюсах створюються оптимальні умови для формування гематиту.
Вода — не причина, а наслідок?
Цікаве спостереження: у багатьох регіонах, де виявлено гематит, також фіксували присутність води. Раніше це вважалося можливим чинником формування мінералу. Але нові дані натякають на протилежне.
В експериментах вчені помітили, що коли гематит піддається впливу водню, частина кисню зв’язується з ним, утворюючи воду як побічний продукт. Тобто наявність води біля гематиту може бути результатом його відновлення, а не навпаки.
Історичний архів Землі — на поверхні Місяця?
Дослідники зазначають, що гематит на Місяці може зберігати у своїй структурі сліди змін в атмосфері Землі. Наприклад, у період Великої кисневої катастрофи — близько 2,4 мільярда років тому — кількість кисню в атмосфері значно зросла. Якщо витік кисню в магнітохвіст відбувався вже тоді, це могло впливати на формування гематиту.
Місяць, не маючи атмосфери та значних геологічних процесів, міг «законсервувати» ці зміни. Таким чином, зразки місячного реголіту можуть розповісти не тільки про супутник, а й про атмосферну історію Землі.
Майбутні місії — такі як китайська «Чан’е-7» та вже успішно реалізована індійська Chandrayaan-3, яка у 2023 році здійснила посадку поблизу південного полюса — можуть дати нові зразки та точніші дані.
Раніше ми писали, що NASA хоче встановити ядерний реактор на Місяці до 2030
