Чанъэ-5 обнаружил на Луне железо, которое не нашли в образцах миссии «Аполлон»

Планетологи не обнаружили большого количества высокоионизированного железа в образцах, возвращенных миссиями «Аполлон», но образцы «Чанъэ-5» изменили картину.

Фото из открытых источников

На месте посадки аппарата «Чанъэ-5» обнаружили большое количество трехвалентного железа, которое в значительной степени отсутствует в образцах, доставленных миссией «Аполлон».

В образцах лунного грунта, возвращенных миссией «Чанъэ-5», обнаружили обилие железа в степени окисления +3. Ученые, изучавшие образцы, считают, что микрометеориты меняют химический состав лунной поверхности, превращая Fe 2 + в смесь незаряженного металла и Fe 3 +.

Железо известно своим широким диапазоном степеней окисления, от -2 до +7, но на Земле наиболее распространенными являются +2 и +3, соответственно. Однако образцы, возвращенные миссиями «Аполлон», содержали в основном железо (Fe 0). Это привело к выводу, что лунная поверхность и, возможно, внутренняя часть сильно восстанавливаются (заставляя другие вещества получать электроны), что имеет важные последствия для нашего понимания лунной химии.

Исследование образцов, возвращенных миссией «Чанъэ-5», показывает, что Аполлон не нашел много трехвалентного железа.

«Чанъэ-5» был отправлен в одну из самых молодых частей лунной поверхности, область, которая была вулканически активной менее 2 миллиардов лет назад. Там он собрал частицы агглютинатного расплава (скопления слипшегося материала) диаметром около десятой доли миллиметра, которые, как сообщается в документе, содержат трехвалентное железо в изобилии: более 40 процентов ионизированного иона составляет трехвалентное железо.

Тогда возникает вопрос о том, откуда берется Fe 3 +?

Некоторые попытки объяснить небольшое количество трехвалентного железа в образцах «Аполлона» предполагали, что водород или монооксид углерода, любой из которых может вступать в реакцию с железом с образованием Fe 3 +, иногда выходили с поверхности Луны. Согласно другой версии, это могло быть следствием отслоения атомов кислорода от атмосферы Земли. Однако, поскольку объяснять было нечего, вопрос не был первоочередным.

Более высокие количества, о которых сообщил профессор Сюй Иган из Института геохимии Гуанчжоу и соавторы, меняют ситуацию. Одна подсказка помогает объяснить обнаруженное здесь трехвалентное железо и, возможно, гораздо меньшие количества, замеченные ранее.

«Будучи безвоздушным телом, Луна страдает от космического выветривания из-за облучения солнечным ветром и ударов микрометеороидов», - пишут авторы исследования.

В расплавах видны признаки попадания микрометеороидов, и авторы предполагают, что это вызвало перераспределение заряда, при этом Fe 2 + превращается в смесь Fe 0 и Fe 3 +, возможно, с добавлением некоторых электронов из других источников.

Даже крошечный метеорит может выделять много тепла, когда у него нет атмосферного трения, замедляющего его. Объединение металлических частиц железа предполагает, что энергия удара метеорита подняла температуру в стекле выше 1524 ° C. Авторы не уверены, были ли заряды переставлены в этот момент во время разжижения материала или во время постшокового охлаждения.

По иронии судьбы, миссии «Аполлон» действительно обнаружили по крайней мере одну более высокую концентрацию трехвалентного железа. До четверти железа в некоторых стеклянных шариках, возвращенных четырьмя миссиями «Аполлона», состоит из железа, но это было замечено только в последние несколько лет, и к тому времени уже появилось впечатление сильно восстановленной поверхности.

Статья находится в открытом доступе в Nature Astronomy.