Откуда на Луне наношарики железа: российские ученые дали ответ

Российские ученые из ГЕОХИ РАН смоделировали в лаборатории процесс образования наночастиц железа на Луне

Новый механизм образования наночастиц железа в лунном реголите открыли российские ученые из Института геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского РАН (ГЕОХИ). Для этого, как сообщает Минобрнауки России, они смоделировали в лаборатории удары микрометеоритов по характерным для Луны породам. О том, что это за механизм и для чего пригодятся полученные знания, – в материале «МК».

тестовый баннер под заглавное изображение

Оксид железа входит в состав лунных пород, из которого состоит реголит, к примеру, в оливин, пироксен и другие, находясь там в связанном состоянии. Однако, исследуя реголит, ученые нашли и металлическое железо – мельчайшие металлические шарики наноразмера (сферулы) в поверхностном слое Луны. И по поводу их образования до последнего времени были две основные версии. Первая говорила о том, что они образовались в результате процесса восстановление оксидов железа (до металлического состояния) водородом солнечного ветра. Вторая – о том, что сферулы выпали на поверхность Луны в результате конденсата, возникшего из-за ударного облака после бомбардировки микрометеоритами. Однако эксперимент ГЕОХИ, проведенный совместно с Институтом космических исследований РАН, показал, что может быть и третий механизм формирования наносферул – прямо внутри реголита, даже когда нет ни «восстановителя»-водорода, ни конденсации.

– Что же это за способ, на чем основан? – спрашиваю я научного сотрудника лаборатории геохимии Луны и планет ГЕОХИ РАН Егора Сорокина.

Он также связан, с ударами микрометеоритов. Известно, что поверхность Луны постоянно бомбардируется частицами космической пыли, чей размер – от микрометров до 1-2 миллиметров. Они летят с огромной скоростью, в десятки раз быстрее скорости пули, врезаются в реголит и перерабатывают его верхний слой: плавят, испаряют и дробят. Предполагалось, что, когда в результате удара образуется выброс части вещества над поверхностью, в таком облаке за счет высокой температуры оксид железа может разваливаться на железо и кислород. И потом получившееся железо в виде мельчайших сферул образуется после осаждения рядом. Но мы, проведя модельный эксперимент, имитирующий бомбардировку микрометеоритами лунного грунта в лаборатории, открыли третий способ образования лунного железа. Он заключается в том, что мельчайшие его частицы на поверхности могут образовываться после удара микрометеоритов прямо в расплаве, внутри реголита, без выброса высокотемпературного облака.

— Расскажите, как вы проводили эксперимент?

Реголитом нам служили породы, аналогичные тем, что есть на Луне – базальт, базальтовое стекло, оливины и пироксены (их легко найти и на Земле). Ну а вместо микрометеоритов были лазерные импульсы. Все это проводилось в специальной лазерной камере.

 Главный вывод, который мы сделали, заключается в том, что при кратковременном интенсивном нагреве расплава содержащийся в нём оксид железа может разлагаться, образуя металлическое железо и кислород, который уходит в газовую фазу. То есть решающим «восстанавливающим» фактором может быть сама температура: при нагреве процесс легче идёт в сторону образования металла. В результате железо отделяется от силикатного расплава в виде глобул и наночастиц, а выделившийся кислород испаряется. 

– Зачем ученым надо настолько досконально знать это?

Во-первых, это фундаментальные знания, которые, в принципе приоткрывают нам детали эволюции лунного грунта. Во-вторых, особенности образования железных сферул на поверхности грунта могут помочь будущим поселенцам на Луне строить посадочные площадки для кораблей и жилье. Так, известно, например, что железные наношарики могут влиять на спекаемость реголита под действием микроволн (СВЧ-излучения). А это открывает большой спектр его использования. Это и обеспыливание площадки на Луне перед посадкой корабля, и строительство на ней крупногабаритных или малогабаритных конструкций из лунного грунта. Знание того, при каких условиях могут образовываться железные «зерна», при каких –  плавиться (спекаться), может помочь будущим первопроходцам – лунным строителям.

Источник: www.mk.ru