Планетологи в шоке: Луна покрывается ржавчиной

Железо очень активно взаимодействует с кислородом, образуя красноватую ржавчину, обычно наблюдаемую на Земле. Однако поверхность и внутренняя часть Луны практически лишены кислорода, поэтому там преобладает чистое металлическое железо. Сильно окисленное железо не было подтверждено в образцах, полученных из миссий Аполлона. Кроме того, водород в солнечном ветре разрушает поверхность Луны, что препятствует окислению. Итак, присутствие на Луне сильно окисленных железосодержащих минералов, таких как гематит, является неожиданным открытием.

Наша гипотеза состоит в том, что лунный гематит образуется в результате окисления железа на поверхности Луны кислородом из верхних слоев атмосферы Земли, который непрерывно выдувается на поверхность Луны солнечным ветром, когда Луна находится в хвосте магнитосферы Земли в течение последних нескольких миллиардов лет - Шуай Ли, младший научный сотрудник Гавайского института геофизики и планетологии (HIGP)

Чтобы сделать это открытие, Ли, профессор HIGP Пол Люси и соавторы из Лаборатории реактивного движения НАСА (JPL) проанализировали данные гиперспектрального отражения, полученные с помощью программы Moon Mineralogy Mapper (M3), разработанной NASA JPL на борту индийской миссии Chandrayaan-1.

Карта гематита на Луне — красный цвет означает больше гематита. Предоставлено: Шуай Ли

Это новое исследование было вдохновлено предыдущим открытием Ли водяного льда в полярных регионах Луны в 2018 году.

"Когда я исследовал данные M3 в полярных регионах, то обнаружил, что некоторые спектральные особенности и паттерны отличаются от тех, которые мы видим на более низких широтах или в образцах Аполлона, — заявил Ли. — Мне было любопытно, возможно ли, что на Луне есть реакция воды и породы. После нескольких месяцев исследований я понял, что вижу след гематита".

Команда обнаружила, что места, где присутствует гематит, сильно коррелируют с содержанием воды на высоких широтах и больше сосредоточены на ближней стороне, которая всегда обращена к Земле.

"Больше гематита на этой стороне предполагает, что он может быть связан с Землей, — сказал Ли. — Это напомнило мне открытие японской миссии Кагуя о том, что кислород из верхних слоев атмосферы Земли может быть доставлен на поверхность Луны солнечным ветром, когда Луна находится в хвосте магнитосферы Земли. Таким образом, атмосферный кислород Земли может быть основным окислителем для производства гематита. Воздействие воды и межпланетной пыли также могло сыграть решающую роль".

Синие области на этом составном изображении, полученном с помощью аппарата Moon Mineralogy Mapper (M3) на борту орбитального аппарата Chandrayaan-1 Индийской организации космических исследований, показывают концентрацию воды на полюсах Луны. Находясь на спектре горных пород, исследователь обнаружил следы гематита, формы ржавчины. Предоставлено: ISRO/NASA/JPL-Caltech/Brown University/USGS

"Интересно, что гематит не совсем отсутствует на обратной стороне Луны, куда кислород Земли, возможно, никогда не попадал", — сказал Ли. "Крошечное количество воды (<~ 0,1 мас.%), наблюдаемое в высоких широтах Луны, возможно, было в значительной степени вовлечено в процесс образования гематита на обратной стороне Луны, что имеет важные последствия для интерпретации наблюдаемого гематита на некоторых бедных водой астероидах класса S".

Спектральный класс S — класс астероидов, в который входят объекты, имеющие кремниевый (каменный) состав. Поэтому астероиды этого класса также называют каменными. Они составляют 17 % всех известных астероидов, образуя тем самым второй по распространенности класс астероидов, после углеродных.

Улучшенная карта гематита (красный цвет) на Луне с использованием сферической проекции (только ближняя сторона). Предоставлено: Шуай Ли

"Это открытие изменит наши представления о полярных регионах Луны, — заключает Ли. — Земля могла сыграть важную роль в эволюции поверхности Луны".

Исследовательская группа надеется, что миссии НАСА ARTEMIS смогут вернуть образцы гематита из полярных регионов. Химические сигнатуры этих образцов могут подтвердить их гипотезу о том, окисляется ли лунный гематит кислородом Земли, и могут помочь выявить эволюцию атмосферы Земли за последние миллиарды лет.