Учёные описали рост наножелеза в лунном реголите
Китайские исследователи на образцах миссии Chang’e-5 описали механизм, который меняет структуру лунного грунта под действием микрометеоритов и солнечного ветра. Речь идет о формировании наночастиц металлического железа внутри ударного стекла, возникающего после кратковременного плавления породы при столкновениях. Работа объясняет, почему зрелый лунный реголит темнеет и меняет спектральные свойства, а также почему в нем может быть больше доступного железа, чем считалось ранее.
Авторы использовали электронную томографию и спектроскопию для анализа микроскопических включений в образцах, доставленных CNSA в рамках миссии Chang’e-5. По их данным, при ударе расплав не остается однородным: в нем происходит фазовое расслоение, и богатые железом нанокапли отделяются от силикатной массы. Из-за быстрого охлаждения в вакууме эта структура «замораживается» и сохраняет следы экстремального нагрева и последующего облучения солнечным ветром.
Во второй работе исследователи восстановили трехмерное распределение железа в фрагментах ударного стекла и нашли в небольшом объеме более 1500 наночастиц со средним размером около 3,4 нм. Они выделили несколько слоев с разной химической историей: внутренние зоны, связанные с высокотемпературными редокс-реакциями, и внешний слой, дополнительно измененный солнечным ветром. По оценке авторов, в отдельных участках зрелого ударного стекла доля металлического железа может доходить до 30%, а общее содержание железа в некоторых участках реголита может доходить до 7,1%.
Для планетологии это уточнение старой проблемы. Нанофазное железо в лунном грунте известно еще по исследованиям образцов Apollo, и именно его связывали с «покраснением» и потемнением поверхности в данных орбитальной съемки. Новые работы добавляют к этому не только химическое описание, но и объемную картину того, как такие частицы возникают и распределяются внутри ударного стекла.
Практический интерес тоже прямой. И Китай, и США рассматривают реголит как сырье для будущих лунных баз, включая извлечение кислорода, металлов и производство строительных материалов на месте. Chang’e-6 в 2024 году уже доставила на Землю первые образцы с обратной стороны Луны, а пилотируемая миссия NASA Artemis III сейчас запланирована не раньше 2027 года. Если повышенные оценки по железу подтвердятся на новых образцах, расчеты по местному производству материалов для лунной инфраструктуры придется пересматривать.
