Какого оксида нет на луне


Луна — самое изученное из всех небесных тел, люди даже бывали на ней. Прекрасно известно, что там, в отличие от Земли, нет ни кислородной атмосферы, ни жидкой воды. Более того, поверхность спутника постоянно поливает солнечный ветер, состоящий из водорода, который способен выступать донором электронов и восстанавливать оксиды. Но тем неожиданнее оказалось обнаружение на Луне гематита, оксида железа (III), которое каким-то образом там «поржавело».

Присутствие гематита обнаружилось при анализе минералогических данных, собранных индийским орбитальным зондом Chandrayaan-1. О находке сообщается в статье, опубликованной в журнале Science Advances. «Все это крайне загадочно, — говорит один из авторов работы, физик из Гавайского университета в Маноа Шуай Ли (Shuai Li). — Луна — совершенно неподходящее место для появления гематита».

На борту Chandrayaan-1 работал созданный NASA инструмент Moon Mineralogy Mapper (M3), проводивший гиперспектральную съемку поверхности Луны. Изучая эти снимки, Шуай Ли и его коллеги и заметили гематит в приполярных регионах: возможно, это и дает ключ к объяснению загадки его происхождения. Области, где «ржавчина» обнаруживается, коррелируют с присутствием водяного льда. При падении метеоритов он может расплавляться, испаряться — и в такой форме реагировать с железом, окисляя его.


Кроме того, гематита оказалось больше на видимой стороне спутника, чем на обратной. Это может указывать и на другой механизм окисления — за счет кислорода, некоторое количество которого уносится солнечным ветром из верхних слоев земной атмосферы. Когда Луна, двигаясь вокруг планеты, оказывается в «хвосте» ее магнитосферы и на пути этого потока, некоторые частицы способны достигать ее поверхности.

К тому же в такие моменты времени спутник закрыт Землей от солнечного ветра. Возможно, эти три фактора, действуя на протяжении миллиардов лет, и привели к постепенному накоплению ржавого железа в приполярных регионах Луны. «Земля играет важную роль в эволюции лунной поверхности», — подчеркивает Шуай Ли.

Источник: naked-science.ru

Луна и ее внутренняя структура

У нашей планеты имеется лишь один естественный спутник – Луна. Это самый близкий к Солнцу спутник в пределах всей Солнечной системы. От Земли Луна находится на расстоянии в 384 тысячи километров. Ее экваториальный радиус равен 1738 км, что примерно соответствует 0,27 земного радиуса.


Прежде чем рассказывать о полезных ископаемых на Луне, следует максимально подробно описать внутреннюю структуру этого небесного тела. Итак, что известно ученым на сегодняшний день?

Как и планета Земля, Луна состоит из ядра, мантии и внешней коры. Лунное ядро относительно небольшое (всего 350 км в диаметре). В нем содержится много жидкого железа, также встречаются примеси никеля, серы и некоторых других элементов. Вокруг ядра находится слой частично расплавленного вещества, возникший в результате кристаллизации магмы около 4 миллиардов лет назад (вскоре после образования самой Луны).

Мощность лунной коры изменяется от 10 до 105 километров. Причем ее толщина заметно меньше на той стороне спутника, которая обращена к Земле. Глобально в лунном рельефе можно выделить две зоны: гористую материковую и пониженную – так называемые лунные моря. Последние – это не что иное, как огромные кратеры, сформировавшиеся в результате бомбардировки поверхности Луны астероидами и метеорами.

Поверхность Луны

Мы уже привыкли осознавать, что под нашими ногами находится многометровая толща осадочных пород – известняков, песчаников, глин. Но Луна – не Земля. Здесь все устроено по-другому, и горных пород осадочного происхождения здесь попросту нет и быть не может. Вся поверхность нашего спутника покрыта реголитом или «лунным грунтом». Это смесь мелкообломочного материала и тонкодисперсной пыли, образованная в результате постоянной метеоритной бомбардировки.


Толщина реголитного слоя Луны может достигать нескольких десятков метров. А на некоторых участках поверхности она не превышает и двух сантиметров. Внешне этот слой напоминает серо-коричневое одеяло из пыли. Кстати, сам термин «реголит» происходит от двух греческих слов: «литос» (камень) и «реос» (одеяло). Любопытно, что по своему запаху реголит напомнил астронавтам аромат пережженного кофе.

Следует отметить, что себестоимость транспортировки одного килограмма вещества с Луны оценивается примерно в 40 тысяч долларов. Тем не менее американцы, в общей сложности, уже доставили на Землю свыше 300 килограммов реголита с разных участков поверхности спутника. Это позволило ученым провести тщательный анализ лунного грунта.

Как оказалось, реголит рыхлый и достаточно неоднородный. При этом он хорошо слипается в комочки, что объясняется отсутствием окисной пленки. В верхнем слое реголита (не глубже 60-тисантиметров) преобладают частички размером до одного миллиметра. Лунный грунт полностью обезвожен. В его основе – базальты и плагиоклазы, которые по своему составу практически аналогичны земным.

Итак, есть ли под слоем реголита какие-либо полезные ископаемые на Луне? Об этом вы узнаете далее из нашей статьи.

Полезные ископаемые на Луне: полный список

Не стоит забывать, что Земля и Луна – это, по сути, единокровные сестры. Поэтому вряд ли недра нашего единственного спутника скрывают в себе какие-либо минеральные сенсации. Но все же, какие полезные ископаемые есть на Луне? Давайте разбираться.


Нефть, уголь, природный газ… Этих минеральных ресурсов на Луне нет и быть не может, ведь все они – биогенного происхождения. Так как на нашем спутнике нет ни атмосферы, ни органической жизни, их формирование попросту невозможно.

Однако в недрах Луны залегают различные металлы. В частности, железо, алюминий, титан, торий, хром, магний. В составе лунного реголита также обнаружены калий, натрий, кремний и фосфор. С помощью автоматической межпланетной станции Lunar Prospector, запущенной в 1998 году, удалось также определить локализацию того или иного металла на лунной поверхности. Так, например, выглядит карта распространения тория на Луне:

В целом все лунные породы и минералы можно условно поделить на три группы:

  1. Базальты лунных морей (пироксен, плагиоклаз, ильменит, оливин).
  2. KREEP-породы (калий, фосфор, редкоземельные элементы).
  3. ANT-породы (норит, троктолит, анортозит).

Помимо всего прочего, на Луне также были обнаружены значительные запасы воды в виде льда (в общей сложности около 1,6 млрд тонн).

Гелий-3

Пожалуй, главным и наиболее перспективным в плане освоения ископаемым на Луне является изотоп гелий-3. Земляне рассматривают его как возможное термоядерное топливо. Так, по мнению американского астронавта Гаррисона Шмидта, добыча этого легкого изотопа гелия в ближайшем будущем сможет решить проблему энергетического кризиса на Земле.


Гелий-3 в научных кругах нередко называют «горючим будущего». На Земле он встречается крайне редко. Все запасы этого изотопа на нашей планете оцениваются учеными не более чем в одну тонну. Исходя из этого, стоимость одного грамма вещества равна одной тысяче долларов. При этом один грамм гелия-3 способен заменить до 15 тонн нефти.

Стоит отметить, что наладить процесс добычи гелия-3 на поверхности Луны будет нелегко. Беда в том, что в одной тонне реголита содержится всего лишь 10 мг ценного топлива. То есть для освоения данного ресурса на поверхности нашего спутника нужно будет построить настоящий горно-обогатительный комплекс. Очевидно, что в ближайшие десятилетия это неосуществимо.

Проекты по добыче полезных ископаемых на Луне

Человечество уже всерьез задумывается и о колонизации Луны, и об освоении ее минеральных ресурсов. Теоретическая добыча полезных ископаемых на Луне вполне возможна. Но вот практически осуществить это очень непросто. Ведь для этого на поверхности нашего спутника нужно будет создать соответствующую промышленную инфраструктуру. Причем все необходимое придется привезти с Земли – материалы, воду, топливо, технику и т. д.

Тем не менее определенные проекты уже разрабатываются. Так, американская компания SEC планирует всерьез заняться добычей лунного льда и производством на его основе топлива для космических кораблей. Для этого планируется использовать как роботов, так и живых людей. NASA еще в конце 2017 года объявила о приеме заявок с технологическими предложениями по добыче ресурсов на космических объектах. Специалисты этого ведомства надеются, что добыча полезных ископаемых станет реальностью уже к 2025 году.


А вот Китай всерьез заинтересован редкоземельными элементами, которые содержатся в лунной коре. Для изучения и освоения этого ресурса страна планирует основать на Луне специальную исследовательскую базу. Не отстает от ведущих космических держав и Российская Федерация. К 2025 году Роскосмос планирует создать серию роботов для добычи полезных ископаемых на Луне.

В заключение…

Полезных ископаемых на Луне как таковых нет. По крайней мере, в нашем, земном, понимании этого термина. Тем не менее в лунной коре, в частности, в реголите обнаружен целый ряд металлов. Среди них – железо, алюминий, титан, торий, хром, магний и прочие. Добыча минеральных ресурсов на поверхности Луны теоретически возможна, однако практически пока не является целесообразной.

Источник: FB.ru

МОСКВА, 3 сен — РИА Новости. Индийский космический зонд «Чандраян-1» обнаружил на Луне скопления гематита — минерала, который образуется только в присутствии кислорода и воды.


статье, опубликованной в журнале Science Advances, ученые рассматривают возможные варианты появления на поверхности спутника Земли этого похожего на ржавчину минерального образования.В 2008 году спектрометр Moon Mineralogy Mapper (М3) на борту «Чандраян-1» нашел на Луне воду в виде льда в ее полярных областях.Сейчас же, при расшифровке данных того же прибора, который был сконструирован НАСА, американские исследователи из Лаборатории реактивного движения увидели спектральные линии, соответствующие оксиду железа гематиту (Fe2O3).Гематит — это обычный продукт окисления содержащих железо горных пород, который распространен на Земле, Марсе и в некоторых астероидах. Именно «ржавые» окислы железа придают Красной планете ее оттенок. Но на Луне, где нет кислорода и жидкой воды, гематита, по идее, не должно быть.Кроме того, поверхность Луны подвержена постоянной бомбардировке частицами солнечного ветра, в составе которого присутствует водород — сильнейший восстановитель. А для образования гематита нужна окислительная среда. Землю от солнечного ветра защищает магнитное поле, но у Луны его нет.»Сначала я совершенно не поверил этому. Гематит, исходя из условий, на Луне не должен образовываться, — приводятся в пресс-релизе Лаборатории реактивного движения слова одного из авторов статьи Эбигейла Фрэмана (Abigail Fraeman). — Но с тех пор, как мы обнаружили на Луне воду, мы стали предполагать, что там может быть большее разнообразие минералов, если эта вода вступала в реакции с лунными породами».Спектры М3 показывают, что полюса Луны имеют совсем другой состав, чем остальная ее часть.
еные предполагают, что вода взаимодействует с горными породами, образуя множество минералов, которые отсутствовали в пробах лунного грунта, в свое время доставленного на Землю.В статье авторы описывают модель, объясняющую, как железная ржавчина могла образоваться в лунной среде. Источником кислорода, по мнению исследователей, была атмосфера Земли. В 2007 году японский искусственный спутник Луны «Кагуя» обнаружил, что кислород из верхних слоев атмосферы Земли может путешествовать «на заднем хвосте магнитосферы», достигая Луны.Это согласуется с данными М3, указывающими на большее количество гематита на ближней к Земле стороне Луны. Кроме того, как пишут авторы в статье, Луна с течением времени постепенно удаляется от Земли, а несколько миллиардов лет назад, когда две планеты были ближе друг к другу, больше кислорода достигало лунной поверхности.Та же магнитосфера Земли, по мнению ученых, частично защищает и от солнечного ветра. Расчеты показывают, что в определенные орбитальные периоды Луны магнитное поле Земли блокирует до 99 процентов ионизирующего излучения Солнца.Остается вода. Авторы признают, что водяного льда на полюсах для объяснения «загадки гематита» недостаточно, так как это оксид железа был обнаружен в том числе далеко за пределами ледяных скоплений. Поэтому они предлагают другой вариант — космическая пыль, оседающая на поверхность Луны.
а сама может нести молекулы воды, а также способствовать их высвобождению из лунных пород при ударных взаимодействиях. Кроме того, тепло от этих ударов увеличивает скорость окисления.Итак, по мнению исследователей, в самый подходящий момент, когда Луна была защищена от солнечного ветра «хвостом» земной магнитосферы, доставлявшим кислород, на ее поверхности, бомбардируемой космическими частицами пыли, вполне могла протекать реакция окисления железа с образованием минеральной ржавчины.

Источник: ria.ru

Еще в далеком 2008 году NASA с помощью спектрометра Moon Mineralogy Mapper, установленного  на искусственный лунный спутник «Чандраян-1», собирала данные о поверхности Луны.

Тогда на карту было нанесено множество информации, впоследствии изученной командой ученых из Института геофизики и планетологии (входит в состав Гавайского университета). Недавние выводы исследователи опубликовали в издании Science Advances.

Какого оксида нет на луне

Проанализировав данные спектрального анализа поверхности Луны, ученые Института геофизики и планетологии (США) обнаружили, что на ней образуется ржавчина. Изображение: Pixabay

В частности, данные спектрального анализа свидетельствуют, что состав полюсов Луны отличается от состава других ее поверхностей. Полюса Луны содержат гематит (Fe2O3) — весьма распространенный минерал на Земле и Марсе. Проще говоря, это ржавчина, образующаяся при окислении железа, то есть при контакте железа с кислородом и водой.


К примеру, Марс как раз известен своей ржавчиной, и его не просто так называют Красной планетой — железо, содержащееся в составе поверхности Марса, в прошлом вступило в реакцию с кислородом и водой и дало такой оттенок. Луна же — самое неподходящее место для образования гематита, и дело не только в водороде на ее поверхности. Для химической реакции требуются кислород либо вода, которые на Луне не обнаружены (если не считать водяного льда, следы которого нашел спектрометр тогда же, когда и гематит).

Также исследователи озадачились вопросом, как оксид железа вообще мог образоваться в присутствии большого количества водорода. Водород приносит на Луну солнечный ветер — поток заряженных частиц, исходящих от Солнца. Землю от водорода защищает ее магнитосфера. Водород является восстановителем, то есть он добавляет электроны к материалам, с которыми взаимодействует, и обычно затрудняет ржавление. А для образования ржавчины, опять же, требуется окислитель — кислород.

Какого оксида нет на луне

Карта распределения гематита на Луне. Гематит обозначен красным цветом. Слева северный полюс, справа — южный. Изображение: Shuai Li, Paul G. Lucey et al./ Science Advances, 2020

В ходе анализа также выявили, что гематит сосредоточен в области высоких широт — в основном, в восточной и экваториальной частях Луны, и его больше на ближней стороне, которая повернута к Земле. На основании этого ученые предположили, что образование гематита имеет отношение к Земле.

Основываясь на выводах других лунных миссий, ученые заключили, что кислородом Луну снабжает Земля. Его переносит из верхних слоев ее атмосферы солнечный ветер. А в то время, когда Луна располагается в нижней части магнитосферы Земли, магнитное поле не пропускает водород, который мешает окислению.

Таким образом,  именно кислород с Земли выступает в роли основного окислителя железа при образовании гематита на Луне. И продолжается этот процесс уже несколько миллиардов лет. Кроме того, области с гематитом совпадают с местами, где спектрометр обнаружил водяной лед, то есть и вода тоже могла в прошлом выступить в роли окислителя.

Какого оксида нет на луне

Синие области на этом изображении, полученном с помощью аппарата Moon Mineralogy Mapper, показывают местонахождение водяного льда на полюсах Луны. Изображение: ISRO / NASA / JPL-Caltech / Brown University / USGS

Но любопытно, что на обратной стороне Луны, куда кислород с Земли не мог попасть, гематит тоже присутствует, хоть и в меньших количествах. Этот вопрос остается открытым, но исследователи предположили, что небольшое количество воды, которое было найдено в высоких широтах Луны, могло участвовать в образовании гематита.

Сейчас ученые рассчитывают, что смогут получить образцы лунного гематита в рамках программы NASA «Артемида» для дальнейших исследований, чтобы найти подтверждение своей теории.

Источник: zoom.cnews.ru


You May Also Like

About the Author: admind

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.