Команда науковців з Університету науки та технологій Макао (Китай) стверджує, що витік кисню із Землі, ймовірно, є причиною перетворення заліза на гематит (окиснену форму заліза Fe2O3) на полюсах Місяця. Лабораторне моделювання показало, що це єдине пояснення як великої кількості гематиту, так і особливостей його розподілу на природному супутнику Землі.
Робота також пролила нове світло на складний хімічний обмін між Землею та Місяцем. «Ми провели серію експериментів з опромінення киснем і воднем, щоб змоделювати процеси на місячній поверхні. Наші експерименти вперше продемонстрували як утворення, так і відновлення мінералів гематиту», – написала команда, яку очолив планетолог Сяньді Цзен.
Рецепт утворення гематиту
Гематит утворюється внаслідок окиснення заліза, процесу, більш відомого як іржавіння. Цей мінерал поширений на Землі. Тим часом у Місяця немає атмосфери, лише тонка екзосфера, і вона не містить кисню. Крім того, природний супутник нашої планети постійно бомбардується потоком водню із сонячного вітру. Водень є відновником, що віддає свої електрони матеріалам, з якими взаємодіє. Окиснення відбувається через втрату електронів. Тож навіть якби на Місяці були присутні всі необхідні елементи для окиснення, сонячний вітер мав би його нейтралізувати.
Одне з можливих пояснень присутності гематиту пов’язане із Землею. Сонячний вітер, що впливає на магнітосферу Землі, змушує її структуру витягуватися в напрямку, протилежному Сонцю. Цей магнітосферний хвіст також містить частинки, які витікають з атмосфери Землі, розповіло видання Science Alert.
Під час повного місяця іони земного кисню потрапляють на природний супутник Землі, що проходить крізь хвіст її магнітосфери. Перебування в земній тіні означає, що 99 відсотків сонячного вітру не можуть досягти Місяця.
Тобто супутник Землі приблизно п’ять днів на місяць зазнає бомбардування киснем та зниженого бомбардування воднем. Це – потенційний рецепт утворення гематиту.
Діаграма, що ілюструє конфігурацію Землі, Місяця та Сонця, яка може утворювати гематит.
Що продемонстрував експеримент?
Під час лабораторного експерименту дослідники спрямували іони кисню на багаті на залізо мінерали, щоб імітувати ефект земного вітру в магнітосферному земному хвості. Як аналоги місячних залізних мінералів учені використали піроксен, олівін, ільменіт, троїліт і залізний метеорит. Вони також провели експерименти з магнетитом (Fe3O4), підтвердивши, що цей мінерал є проміжною стадією між металевим залізом і гематитом.
Результати показали, що іони кисню здатні окислювати металеве залізо, ільменіт та троїліт. Але для металевого заліза цей ефект був значно сильнішим. Водночас залізовмісні силікати, такі як піроксен та олівін, взагалі не утворювали гематит, що свідчить про вибірковість процесу.
«Наші експериментальні результати переконливо свідчать, що гематит може утворюватися на поверхні Місяця під впливом іонів кисню. Земний вітер – основне джерело енергійних іонів кисню на Місяці – діє як окиснювач, спричиняючи окиснення різних мінералів, як-от металеве залізо та залізовмісні оксиди та сульфіди, поширені в місячному реголіті», – написали дослідники у звітній статті.
На їхню думку, хоча ці залізовмісні мінерали й зустрічаються у вигляді мікрочастинок або невеликих кристалів у місячному реголіті, вони можуть піддаватися прямому окисненню під впливом земного вітру.
Науковці також зауважили, що сонячний вітер не здатний звернути назад процес іржавіння місячного заліза, спричинений періодичним припливом земного кисню. Це також пояснює, чому гематит концентрується поблизу місячних полюсів: хвіст магнітосфери Землі спрямовує іони кисню до високих широт, відхиляючи при цьому багато іонів водню.
Висновки з дослідження опублікував журнал Geophysical Research Letters.
Фото: Unsplash
1 коментарів
було б непогано якщо б тих косооких вчених – головами об стінки та й не один раз! може так протверезіли би… бо як про Ковід-19 – “то не ми, то хтось”!