Невероятно, но факт: оказывается, Луна постоянно… ржавеет

Наша безвоздушная и постоянная соседка преподносит новую сенсацию. На поверхности Луны был обнаружен гематит — минерал, который является не чем иным, как… ржавчиной. А это, если честно, нонсенс. Ну как может происходить окисление железа в мире, который полностью лишен кислорода? Кроме того, наш спутник порядком насыщен водород, а тот, как известно, активно препятствует ржавлению.


Ученые долго ломали голову над этим парадоксом и сумели понять его буквально несколько дней назад. Разгадка, как выяснилось, скрывалась не в глубинах космоса, а намного ближе…

Невозможное на Луне

Несколько лет назад анализ данных с лунных орбитальных аппаратов закончился потрясающим открытием. На поверхности Луны, особенно в приполярных регионах, были обнаружены спектральные признаки гематита (Fe₂O₃). У нас на Земле данный минерал, образующийся при окислении железа, привычен и весьма распространен. Но на Луне его существование казалось просто немыслимым.



Что препятствует образованию ржавчины на Луне? Ответ прост: на естественном спутнике Земли отсутствуют атмосфера. Следовательно, кислорода, обязательного для реакции окисления, в лунных реалиях практически нет. Кроме того, Луну постоянно «обстреливает» своим ветром Солнце. Потоки заряженных частиц, которые исходят от нашей звезды, состоят в основном из водорода. А этот химический элемент вообще не может окислять. Наоборот, он восстанавливает оксиды, «возвращая» им утраченные электроны.

Получается, что, даже если каким-то немыслимым чудом на Луне завелся кислород, солнечный ветер должен был моментально нейтрализовать его действие, пресекая любые процессы ржавления. И тем не менее на Луне имеется большое количество гематита. Поэтому обнаруженный парадокс требовал объяснения, причем старые теории для этого явно не годились.

«Привет» с Земли

Ученые во главе с планетологом Сяньди Цзэном из Университета науки и технологий Макао предложили смелую гипотезу: источник ржавчины на Луне — это… наша с вами родная планета. Ключ к разгадке поразительной лунной тайны прячется в магнитосфере Земли, защитном магнитном «пузыре», который окружает нас.

Когда солнечный ветер сталкивается с магнитосферой, он обтекает ее. Таким образом, формируется длинный «магнитный» хвост, который вытянут в противоположную от Солнца сторону. И этот хвост содержит массу частиц, которые солнечный ветер в прямом смысле выдул из земной атмосферы. Кроме всего прочего, среди этих частиц есть и ионы кислорода.



Примерно пять дней в месяц, во время полнолуния, Луна, извините за тавтологию, проходит через этот магнитный хвост. В этот период наш спутник оказывается в тени Земли, на 99% защищенный от солнечного ветра. И в это же самое время поверхность Луны усиленно бомбардируется ионами кислорода, принесенными из атмосферы нашей планеты.

Это, по словам астрофизиков, создает уникальное окно возможностей: приток кислорода резко возрастает, а поток водорода, мешающего окислению, практически прекращается. Теоретически этих нескольких дней в месяц достаточно, чтобы запустить процесс ржавления на лунной поверхности.

Чтобы проверить эту теорию, команда Цзэна организовала серию лабораторных экспериментов. Они облучали ионами кислорода минералы, богатые железом и встречающиеся на Луне: пироксен, оливин, ильменит, троилит и просто железистые метеориты.

Результат, как говорится, превзошел все самые смелые ожидания. Выяснилось, то ионы кислорода способны эффективно окислять металлическое железо, ильменит и троилит. При этом железосодержащие силикаты, такие как пироксен и оливин, гематит не образовывали, что указывает на избирательность процесса. Кроме того, исследователи подтвердили уже известный факт: магнетит (Fe₃O₄) является промежуточным звеном на пути от чистого железа к гематиту.

Этот процесс необратим

Однако одна загадка оставалась нерешенной: почему солнечный ветер не уничтожает образовавшуюся ржавчину, когда Луна выходит из тени Земли? Чтобы получить окончательный ответ, ученые направили на полученный в лаборатории гематит пучки ионов водорода разной интенсивности. Оказалось, что низкоэнергетический водород, имитирующий солнечный ветер, просто не способен обратить процесс окисления вспять. Это означало, что один раз образовавшийся гематит уже не разрушается под действием обычного солнечного ветра. Это объясняет, почему ржавчина смогла накопиться на Луне за миллиарды лет.



Открытие китайских ученых также проливает свет на другую очень интересную особенность Луны. А именно на концентрацию гематита конкретно в высоких широтах. Это связано с тем, что магнитный хвост Земли направляет ионы кислорода преимущественно в полярные области Луны. При этом он одновременно отклоняет часть ионов водорода, которые несет солнечный ветер.

Попутно исследование помогло разгадать еще одну тайну. Дело в том, что гематит на Луне часто находят неподалеку от залежей водяного льда. До этого астрономы считали, что лед образовался из-за воды.

Однако эксперименты Цзяна показали, что вода может быть не причиной, но следствием. Когда исследователи пропускали высокоэнергетический водород через гематит, кислород отделялся от железа и, соединяясь с водородом, образовывал воду. Таким образом, лед вблизи гематита может быть побочным продуктом частичного восстановления ржавчины.

Великое кислородное событие

Ученые подчеркивают: открытие ржавчины на Луне кардинально меняет все наши представления о системе Земля-Луна. Получается, что это не два изолированных мира, а динамическая пара, крепко связанная невидимыми нитями материи и энергии.


— заключают авторы исследования.

Самое интригующее в этой истории, что в слоях лунного гематита, как в капсуле времени, можно прочитать события, которые происходили на нашей планете миллиарды лет назад. Возможно, изучив породы на Луне, мы сможем узнать больше о Великом кислородном событии, случившемся примерно 2,4 миллиарда лет назад. Именно тогда, как предполагают ученые, атмосфера Земли впервые наполнилась кислородом.



Кстати, ждать осталось недолго. В скором времени китайская миссия «Чанъэ-7» высадится на южном полюсе Луны, открыв тем самым возможности для прямого исследования лунного грунта в этом регионе. Анализ образцов может подтвердить предложенный механизм и, возможно, извлечь из лунной ржавчины древние секреты нашей собственной планеты. Охота за лунными тайнами только начинается.