На Луне нет кислорода, но она все-таки «ржавеет»

Еще в далеком 2008 году NASA с помощью спектрометра Moon Mineralogy Mapper, установленного  на искусственный лунный спутник «Чандраян-1», собирала данные о поверхности Луны.

Тогда на карту было нанесено множество информации, впоследствии изученной командой ученых из Института геофизики и планетологии (входит в состав Гавайского университета). Недавние выводы исследователи опубликовали в издании Science Advances.

Проанализировав данные спектрального анализа поверхности Луны, ученые Института геофизики и планетологии (США) обнаружили, что на ней образуется ржавчина. Изображение: Pixabay

В частности, данные спектрального анализа свидетельствуют, что состав полюсов Луны отличается от состава других ее поверхностей. Полюса Луны содержат гематит (Fe2O3) — весьма распространенный минерал на Земле и Марсе. Проще говоря, это ржавчина, образующаяся при окислении железа, то есть при контакте железа с кислородом и водой.

К примеру, Марс как раз известен своей ржавчиной, и его не просто так называют Красной планетой — железо, содержащееся в составе поверхности Марса, в прошлом вступило в реакцию с кислородом и водой и дало такой оттенок. Луна же — самое неподходящее место для образования гематита, и дело не только в водороде на ее поверхности. Для химической реакции требуются кислород либо вода, которые на Луне не обнаружены (если не считать водяного льда, следы которого нашел спектрометр тогда же, когда и гематит).

Также исследователи озадачились вопросом, как оксид железа вообще мог образоваться в присутствии большого количества водорода. Водород приносит на Луну солнечный ветер — поток заряженных частиц, исходящих от Солнца. Землю от водорода защищает ее магнитосфера. Водород является восстановителем, то есть он добавляет электроны к материалам, с которыми взаимодействует, и обычно затрудняет ржавление. А для образования ржавчины, опять же, требуется окислитель — кислород.

Карта распределения гематита на Луне. Гематит обозначен красным цветом. Слева северный полюс, справа — южный. Изображение: Shuai Li, Paul G. Lucey et al./ Science Advances, 2020

В ходе анализа также выявили, что гематит сосредоточен в области высоких широт — в основном, в восточной и экваториальной частях Луны, и его больше на ближней стороне, которая повернута к Земле. На основании этого ученые предположили, что образование гематита имеет отношение к Земле.

Основываясь на выводах других лунных миссий, ученые заключили, что кислородом Луну снабжает Земля. Его переносит из верхних слоев ее атмосферы солнечный ветер. А в то время, когда Луна располагается в нижней части магнитосферы Земли, магнитное поле не пропускает водород, который мешает окислению.

Таким образом,  именно кислород с Земли выступает в роли основного окислителя железа при образовании гематита на Луне. И продолжается этот процесс уже несколько миллиардов лет. Кроме того, области с гематитом совпадают с местами, где спектрометр обнаружил водяной лед, то есть и вода тоже могла в прошлом выступить в роли окислителя.

Синие области на этом изображении, полученном с помощью аппарата Moon Mineralogy Mapper, показывают местонахождение водяного льда на полюсах Луны. Изображение: ISRO / NASA / JPL-Caltech / Brown University / USGS

Но любопытно, что на обратной стороне Луны, куда кислород с Земли не мог попасть, гематит тоже присутствует, хоть и в меньших количествах. Этот вопрос остается открытым, но исследователи предположили, что небольшое количество воды, которое было найдено в высоких широтах Луны, могло участвовать в образовании гематита.

Сейчас ученые рассчитывают, что смогут получить образцы лунного гематита в рамках программы NASA «Артемида» для дальнейших исследований, чтобы найти подтверждение своей теории.