Луна становится слегка красной, и, судя по всему, это вина Земли. Новое исследование показывает, что атмосфера нашей планеты может вызывать ржавчину на поверхности нашего естественного спутника.
Ржавчина, также известная как оксид железа, представляет собой красноватое соединение, которое образуется, когда железо подвергается воздействию воды и кислорода. Ржавчина — это результат обычной химической реакции для гвоздей, ворот, красных скал Большого Каньона и даже Марса. Ни для кого не секрет, что четвертую планету от Солнца называют Красной из-за ее красновато-оранжевого оттенка, который происходит от ржавчины, которая появилась там давным-давно, когда Марс еще имел полноценную атмосферу и железо на его поверхности объединилось с кислородом и водой.
Но далеко не на всех космических телах может образовываться ржавчина, и особенно на Луне — нашем сухом спутнике, лишенном атмосферы в течение всей своей жизни.
«Это очень загадочно», — сказал в своем заявлении ведущий автор исследования Шуай Ли, младший научный сотрудник в гавайском Институте геофизики и планетологии, расположенном в Маноа. «Луна — это далеко не лучшая среда для образования [ржавчины]».
Это составное изображение Луны, полученное Moon Mineralogy Mapper, показывает водяной лед на полюсах. Исследователи обнаружили намеки на гематит при изучении спектров в этих областях.
Ли изучал данные Moon Mineralogy Mapper (Лунного минералогического картографа) Лаборатории реактивного движения НАСА, который находился на борту орбитального аппарата Чандраян-1, принадлежавшего Индийской организации космических исследований. Цель этой миссии, работавшей в 2008 году, была в изучении и картографировании поверхности Луны. И уже тогда Ли понял, что полюса нашего спутника имеют совершенно иной состав, чем его остальная часть.
Во время своей миссии Moon Mineralogy Mapper получал спектры, или длины волн света, отраженного от различных областей поверхности Луны, что позволило проанализировать ее поверхностный состав. Когда Ли сосредоточился на полюсах, он обнаружил, что приполярные области Луны имеют богатые железом породы со спектральными сигнатурами, которые совпадают со спектральными сигнатурами гематита. Минерал гематит, обычно встречающийся на поверхности Земли, представляет собой особый тип оксида железа, или ржавчины, с формулой Fe2O3.
«Сначала я совершенно не поверил результату. [Гематит] не должен там существовать, исходя из условий, существующих на Луне», — говорится в заявлении соавтора нового исследования Эбигейл Фрейман, планетарного геолога из Лаборатории реактивного движения НАСА. «Но с тех пор, как мы обнаружили воду на Луне, ученые стали предполагать, что там может существовать большее разнообразие минералов, чем мы думали ранее, особенно если эта вода вступала в реакцию с породами на поверхности».
На этом изображении Луны схематично показаны области с большим содержанием гематита.
При чем тут Земля
Чтобы железо стало ржаво-красным, ему нужен так называемый окислитель — молекула, такая как кислород, которая удаляет электроны из металла, такого как железо. Но солнечный ветер, поток заряженных частиц, который постоянно бомбардирует поверхность Луны, приносит на нее водород, который имеет ровно противоположный эффект. Водород — это восстановитель, или молекула, которая наоборот передает электроны другим молекулам. Без магнитного поля, которое выступает защитой от этого солнечного ветра, ржавчина просто не может образоваться на Луне, но наш спутник его лишен.
Однако гематит на Луне все же есть, и ключом к ответу на вопрос «откуда» является наша собственная планета.
Мы знаем, что у нашего спутника нет собственной атмосферы, а значит и нет собственного кислорода. Но он там все же присутствует в следовых (крайне незначительных) количествах, будучи позаимствованным из атмосферы Земли. Этот земной кислород перемещается к Луне по вытянутому удлинению магнитного поля нашей планеты, называемому «хвостом магнитосферы».
Согласно новому исследованию, хвост магнитосферы Земли может достигать ближайшей стороны Луны, где было обнаружено больше всего гематита. Более того, в каждое полнолуние магнитосферный хвост не позволяет 99% солнечного ветра воздействовать на Луну, создавая тем самым временную завесу над лунной поверхностью, обеспечивая необходимое время для образования ржавчины. Но есть еще один дополнительный ингредиент, необходимый для образования ржавчины: вода.
Карта, показывающая регионы, где гематит может присутствовать на Луне (красный цвет указывает на большое скопление гематита).
На Луне, разумеется, нет рек и озер, вода там находится в основном в замороженном виде в лунных кратерах на ее обратной стороне, то есть вдали от того места, где была обнаружена большая часть гематита. Однако исследователи предполагают, что быстро движущиеся частицы пыли, которые бомбардируют Луну, могут освободить молекулы воды, запертые в поверхностном слое нашего спутника, позволяя воде смешиваться с железом. Эти частицы пыли могут даже сами нести молекулы воды, а при их столкновениях с поверхностью Луны может образовываться тепло, которое увеличивает скорость окисления.
«Это открытие изменит наши знания о полярных регионах Луны», — сказал Ли в отдельном заявлении Гавайского университета. «Земля могла сыграть важную роль в эволюции поверхности нашего спутника».
Однако это все еще гипотезы, и требуется больше данных, чтобы точно понять, почему Луна ржавеет. Еще более удивителен тот факт, что небольшие количества гематита были обнаружены на обратной стороне Луны, которая, согласно исследованию, должна быть слишком далеко от хвоста магнитосферы Земли, чтобы получать по нему кислород.
