Миссия «Чанъэ-6» обнаружила окисленные минералы на Луне

Китайские ученые совершили прорыв в исследовании Луны, бросив вызов фундаментальным представлениям о геохимической эволюции нашего естественного спутника. Совместная исследовательская группа Института геохимии Китайской академии наук и Шаньдунского университета впервые обнаружила в образцах лунного грунта миссии «Чанъэ-6» кристаллический гематит (α-Fe₂O₃) и маггемит (γ-Fe₂O₃) — минералы, образование которых напрямую связано с крупным ударным событием.

Это открытие, опубликованное 14 ноября в журнале Science Advances, предоставляет неоспоримые прямые доказательства существования сильно окисленных материалов на поверхности Луны, что заставляет пересмотреть устоявшиеся взгляды на ее восстановительную природу и открывает новые горизонты для понимания сложных процессов, формирующих лунную поверхность.

Долгое время Луна считалась геохимически восстановленным телом. Научный консенсус утверждал, что ни низкая летучесть кислорода в лунных недрах, ни условия на ее поверхности не благоприятствуют процессам окисления. Соответственно, многовалентное железо на Луне в основном существовало в двухвалентной (Fe²⁺) или металлической (Fe⁰) форме.

Однако эта парадигма начала давать трещины с появлением данных дистанционного зондирования, которые указывали на возможное присутствие гематита в высокоширотных регионах. Более ранние исследования образцов, доставленных миссией «Чанъэ-5», впервые выявили субмикронные частицы магнетита (Fe₃O₄) ударного происхождения и следы трехвалентного железа (Fe³⁺) в ударных стеклах. Эти находки намекали на существование локальных окислительных сред, возникающих при ударах, но убедительных минералогических доказательств присутствия именно сильно окисленных фаз, таких как гематит, до сих пор не было.

Бассейн Южный полюс – Эйткен (SPA), откуда были доставлены образцы «Чанъэ-6», представляет собой идеальную природную лабораторию для решения этого вопроса. Как один из крупнейших и древнейших ударных бассейнов в Солнечной системе, он хранит следы чрезвычайно сложной и интенсивной истории столкновений. Исследователям впервые удалось идентифицировать в лунном грунте микронные зерна гематита. Применяя комплекс современных методов, включая микроэлектронную микроскопию, спектроскопию потерь энергии электронов и Рамановскую спектроскопию, ученые не только подтвердили кристаллическую структуру гематита, но и установили уникальные особенности его залегания. Этот тщательный анализ позволил с уверенностью заключить, что обнаруженные минералы являются первичными лунными компонентами, а не результатом земного загрязнения.

Исследование предлагает убедительную модель формирования этих окисленных фаз. Согласно ей, ключевую роль сыграли крупные ударные события. Экстремально высокие температуры, возникающие при таких столкновениях, приводят к испарению поверхностного материала. Этот процесс создает кратковременную парофазную среду с аномально высокой летучестью кислорода.

Одновременно происходит десульфуризация минерала троилита, что высвобождает ионы желея. В насыщенной кислородом паровой фазе эти ионы окисляются до трехвалентного состояния и осаждаются, формируя кристаллический гематит тех самых микронных размеров, который и был обнаружен. Примечательно, что этот гематит сосуществует с магнитными минералами — магнетитом и маггемитом.

Это открытие имеет далеко идущие последствия. Оно не только ставит под сомнение давнюю догму о полной редукции лунной поверхности, но и предоставляет ключевые данные для разгадки одной из самых интригующих тайн Луны — происхождения ее магнитных аномалий. Учитывая, что обширные магнитные аномалии, особенно в северо-западной части бассейна SPA, до сих пор не имеют однозначного объяснения, обнаружение тесной связи между ударно-индуцированным окислением и образованием магнитных минералов предлагает новое перспективное направление для исследований.