Луна "ржавеет" из-за кислорода с Земли

Ученые выяснили причину необычного явления — ржавления Луны. Новое исследование указывает на влияние Земли: кислород, покидающий атмосферу планеты, вероятно, способствует превращению железа в гематит на лунных полюсах. Лабораторные эксперименты показали, что это объясняет как наличие минерала, так и характер его распределения, раскрывая химические связи между Землей и Луной.

Ранее открытие гематита на Луне удивило ученых. Этот минерал на Земле образуется при окислении железа, но на Луне почти нет атмосферы и кислорода, а постоянное воздействие солнечного ветра с водородом должно препятствовать окислению. Разгадка оказалась связана с Землей. Солнечный ветер, взаимодействуя с магнитосферой планеты, формирует вытянутый хвост — магнитосферный шлейф, содержащий частицы из земной атмосферы, включая ионы кислорода. При полнолунии Луна проходит через этот шлейф и оказывается в тени Земли, где до 99% солнечного ветра блокируется. Таким образом, около пяти дней в месяц Луна получает воздействие земного кислорода при ослабленном потоке водорода, что создает условия для ржавления.

Международная группа ученых во главе с Сианьди Цзэном из Университета науки и технологий Макао провела эксперименты. Минералы с высоким содержанием железа, аналогичные лунным, облучали кислородными ионами, имитируя «земной ветер». Результаты показали, что кислород способен окислять железо и формировать гематит.

Последующие опыты с облучением гематита водородом разной энергии продемонстрировали, что низкоэнергетический солнечный ветер не способен обратить процесс окисления, вызванный периодическими порциями земного кислорода. Это объясняет концентрацию гематита в полярных областях: магнитосферный шлейф направляет ионы кислорода к высоким широтам.

Исследование также проливает свет на связь гематита с водой. Облучение гематита высокоэнергетическим водородом приводит к отделению кислорода, который соединяется с водородом и формирует воду. Таким образом, вода рядом с лунным гематитом может быть побочным продуктом восстановления минерала.

Авторы работы отмечают, что гематит на Луне указывает на активный материальный обмен между Землей и спутником, возможно, длящийся более 4 млрд лет. Лунный минерал может сохранять историю кислорода Земли, включая Кислородную катастрофу около 2,4 млрд лет назад. Предстоящие миссии, такие как индийская «Чандраян-3» и китайская «Чанъэ-7», направленные на южный полюс Луны, предоставят новые данные для изучения этой взаимосвязи.

Читайте также: