Учёные раскрыли влияние «космической погоды» на состав и структуру лунного реголита

Отсутствие плотной атмосферы делает поверхность Луны уязвимой для постоянной бомбардировки микрометеоритами и воздействия солнечной радиации. Этот комплекс явлений, известный как космическое выветривание, неуклонно меняет физико-химические характеристики реголита — рыхлого поверхностного слоя, укрывающего естественный спутник Земли.

Новые данные об этих процессах были получены в ходе двух независимых исследований, основанных на изучении образцов, доставленных на Землю китайской миссией «Чанъэ-5». Специалисты Китайской академии наук и Пекинского университета применили методы спектроскопии и электронной томографии для глубокого анализа микроскопических включений в ударном стекле — застывших каплях лунной породы, которые мгновенно расплавились при падении метеоритов и моментально кристаллизовались в условиях глубокого вакуума.

Ключевым открытием стал феномен несмешиваемости силикатного расплава. В момент экстремального термического воздействия происходит фазовое разделение: капли, насыщенные железом, отделяются от основной силикатной массы — аналогично тому, как несмешивающиеся жидкости разделяются в эмульсии. Мгновенное охлаждение «консервирует» эту микроструктуру, сохраняя свидетельства катастрофических событий.

Материалы, опубликованные в JGR: Planets, подтверждают, что ударные процессы не ограничиваются простым плавлением: они инициируют сложные химические превращения, результатом которых становится выделение металлического железа.

Авторы второго исследования, размещенного в издании PNAS, пошли дальше, воссоздав трёхмерную модель распределения железа внутри микрофрагментов стекла. Анализ показал наличие более 1500 наночастиц железа в малом объеме вещества, средний размер которых составляет всего 3,4 нанометра. Эти частицы распределены слоями, каждый из которых несет отпечаток своей уникальной «химической биографии».

Исследователи идентифицировали три ключевые зоны: слой с крупными серосодержащими включениями, зону с высокой плотностью наночастиц, возникших в результате редокс-реакций при экстремальных температурах, и поверхностный слой, видоизмененный под натиском солнечного ветра. По расчетам ученых, в наиболее зрелых образцах ударного стекла доля металлического железа способна достигать 30%.

Полученные результаты проливают свет на причины потемнения и специфического оптического «покраснения» лунных территорий, которые фиксируются при дистанционном зондировании. Более того, эти данные имеют стратегическое значение для будущей колонизации Луны: содержание железа в реголите, достигающее 7,1%, значительно превышает ранние прогнозы, что открывает новые возможности для использования местных ресурсов в рамках будущих лунных баз.

Ученые подчеркивают, что дальнейшее изучение проб, полученных в ходе последующих миссий «Чанъэ-6» и программы «Артемида», позволит оценить масштаб этих процессов и лучше понять, какую роль формирование нанофаз железа играет в долгосрочной эволюции лунного ландшафта.

Источник: iXBT