Всем известно, что Марс имеет красноватый оттенок. Своим внешним видом он обязан в том числе ржавчине, которая образуется на поверхности из-за наличия железа, окисляемого находящимся в атмосфере кислородом.
Возможно это покажется удивительным, но подобная ржавчина была обнаружена на Луне! Находка крайне озадачила ученых, ведь на спутнике нет атмосферы, кислорода и воды в жидком состоянии. И всё же, откуда могла взяться ржавчина на нашей пустынной соседке?
В статье, опубликованной в журнале Science Advances, исследуются данные индийского аппарата Чандраян-1, запущенного в 2008 году. Им был обнаружен водяной лед на Луне, а позже — была составлена подробная карта различных минералов и других отложений на поверхности спутника.
С помощью прибора Moon Mineralogy Mapper, разработанного JPL NASA, было выявлено, что вода взаимодействует с горными породами, образуя таким образом множество минералов. А аппарат Чандраян-1 обнаружил, что большая часть водяного льда содержится на полюсах Луны, где и были обнаружены отложения, которые мы не находили на поверхности.
Ведущий автор статьи Шуай Ли из Гавайского университета подробно изучил данные, полученные спектрометром Moon Mineralogy Mapper, уделив особое внимание спектрам полярных областей Луны. Несмотря на то, что поверхность спутника богата железными камнями, Шуай Ли был крайне обескуражен обнаруженными им совпадениями спектральной характеристики гематита: минерала, представляющего собой форму оксида железа (проще говоря — ржавчины). Из этого следует вполне логичный вывод: Луна ржавеет! Но как это возможно в безвоздушном пространстве?
Вся «металлическая» тайна начинается с солнечного ветра. Солнце, испуская заряженные частицы, «бомбардирует» Землю и Луну водородом. Он, в свою очередь, добавляет электроны к элементам, с которыми взаимодействует. Таким образом водород препятствует образованию оксида железа – гематита. Для того, чтобы образовалась ржавчина необходим окислитель, который, наоборот, выбивает электроны из элемента.
«Это безусловно очень загадочно! Но нужно понимать, что Луна – это ужасная среда для образования гематита» – сообщил Шуай Ли. Совместно с коллегами из JPL NASA Эбигейл Фрэман и Вивиан Сан он выдвинул три возможные гипотезы, объясняющие причины процесса «ржавения» Луны.
Во-первых, Луна имеет следы кислорода благодаря своей планете – Земле. Магнитосфера нашей планеты переносит из верхних слоев атмосферы кислород на поверхность Луны. Это подтверждается и тем, что большее количество гематита было обнаружено на обращенной к Земле стороне Луны. Стоит отметить, что спутник довольно медленно удаляется от Земли, поэтому миллиарды лет назад Луна получала еще больше кислорода.
Во-вторых, водород, который доставляется солнечным ветром, блокируется «хвостом» магнитосферы Земли в определенные периоды орбиты (в частности, когда она находится в фазе полнолуния). Это как раз то время, когда может образоваться ржавчина.
В-третьих, наличие молекул воды на поверхности Луны. Шуай Ли предполагает, что быстро движущиеся частицы пыли, регулярно оседающие на Луне, могут высвобождать молекулы воды, смешивая их с железом в лунном грунте. Удары высвобождают тепло, которое может увеличить скорость окисления.
В настоящее время JPL строит новую версию Moon Mineralogy Mapper для орбитального спутника Lunar Trailblazer. Один из его инструментов — Moon Mapper — с высоким разрешением будет составлять карту водяного льда в постоянно затенённых кратерах на Луне и, возможно, также поможет раскрыть новые подробности о гематите.
Начинается новая, захватывающая эпоха изучения Луны. Спутник снова стал важнейшей целью для космических агентств. NASA планирует отправить десятки новых инструментов для изучения Луны, а уже в 2024 году начнутся полеты людей в рамках программы Artemis.