В России по-новому объяснили происхождение нанофазного железа на Луне

Эксперименты российских исследователей показали новый возможный путь образования нанофазного железа в лунном реголите при микрометеоритных ударах.

Дмитрий ПавловАвтор Hi-Tech Mail

Исследователи Института геохимии и аналитической химии имени Вернадского (ГЕОХИ РАН) совместно с Институтом космических исследований (ИКИ РАН) провели серию лабораторных экспериментов, имитирующих удары микрометеоритов по минералам лунной поверхности. Результаты показали, что нанофазное металлическое железо может формироваться новым способом — непосредственно внутри силикатного расплава.

Работа посвящена изучению происхождения так называемого nanophase iron (npFe⁰) — одного из ключевых продуктов космического выветривания, влияющего на оптические свойства лунного грунта и спектральные характеристики поверхности безатмосферных космических тел. Результаты исследования опубликованы в журнале «Геохимия». Пресс-релиз вышел на новостном сайте Академии наук.

Лазер вместо микрометеоритов

В ходе экспериментов ученые воздействовали лазером на базальт, оливин, пироксен и другие материалы, характерные для поверхности Луны. В расплавленных продуктах моделируемых ударов обнаружились многочисленные наносферулы металлического железа, иногда образующие цепочки и скопления.

Ранее считалось, что нанофазное железо возникает в основном двумя путями — при восстановлении оксидов железа водородом солнечного ветра и при конденсации железа из ударного пара.

Однако экспериментальные данные показали возможность третьего механизма — термического восстановления в силикатном расплаве. При кратковременном нагреве оксид железа способен разлагаться, образуя металлическое железо и кислород, который уходит в газовую фазу.

Исследователи обнаружили, что рядом с наночастицами железа часто формируются газовые пузырьки, аналогичные структурам, найденным в образцах лунного реголита и частицах астероида Итокава.

В чем важность открытия

Содержание железа в лунном реголите настолько мало, что в данном случае речь не идет о потенциальной добыче полезных ископаемых на Луне в ходе грядущей колонизации.

Понимание механизмов образования npFe⁰ помогает точнее интерпретировать спектральные данные дистанционного зондирования и реконструировать историю ударных процессов на Луне и других безатмосферных объектах Солнечной системы.

Кроме того, наличие нанофазного железа влияет на технологические свойства лунного грунта. Частицы реголита легче спекаются под действием микроволнового излучения, что может использоваться при строительстве будущих лунных баз и создании инфраструктуры на поверхности спутника Земли.

Как отметил научный сотрудник ГЕОХИ РАН Егор Сорокин, понимание процессов образования npFe⁰ позволяет точнее оценивать степень космического выветривания и историю ударных событий на Луне.

Интересные факты по теме

Нанофазное железо — один из главных индикаторов «космического выветривания» поверхности безатмосферных тел, включая астероиды. Даже небольшие частицы npFe⁰ способны «краснить» и затемнять спектры лунного грунта, изменяя его отражающие свойства и альбедо космического тела в целом.

Аналогичные процессы образования наночастиц железа наблюдаются и в образцах лунного грунта, доставленных китайской миссией «Чанъэ-5».

О том, как российские ученые планируют выпекать стройматериалы на Луне, мы рассказывали здесь.

• космос
• Российская наука

Поделиться