Ржавчина в вакууме. Учёные нашли на Луне то, чего там быть не может

Все мы с детства знаем, что Луна — это мёртвый камень. Застывшая, пыльная, безвоздушная пустыня, где ничего не происходит последние миллиарды лет. Атмосферы нет, вулканы потухли, только метеориты изредка врезаются в её поверхность... Геологическая кома, в общем.

Но что, если эта картинка — не совсем верна? Что, если наш спутник в прошлом был куда как более живым?

Так вот, наши учёные из Института геохимии РАН (ГЕОХИ РАН), изучая лунный грунт, который привезли китайцы на своей «Чанъэ-5», нашли нечто, что в эту спокойную картину не вписывается категорически. Крошечную частичку, которая заставляет пересмотреть наши представления о лунном прошлом.

Они обнаружили следы древних вулканических газов. По сути, они нашли намёк на то, что у Луны когда-то было подобие собственной, пусть и призрачной, атмосферы, выброшенной из недр.

Из Океана Бурь

Итак, в декабре 2020 года китайская станция «Чанъэ-5» совершила то, чего никто не делал со времен советских «Лун» и американских «Аполлонов» — привезла на Землю свежий лунный грунт.

Причём тут интересная штука в том, что советские и американские миссии садились в очень старых районах Луны. А вот «Чанъэ-5» приземлилась в Океане Бурь — это место, где вулканы извергались всего около 2 миллиардов лет назад. Для Луны это буквально вчерашний день.

То есть у учёных на руках оказался самый молодой базальт, до которого человечество смогло дотянуться. И часть этого уникального грунта попала к нашим специалистам в лабораторию метеоритики и космохимии ГЕОХИ РАН.

Ржавчина в вакууме

Среди обычной лунной пыли, осколков стекла и переплавленной породы исследователи наткнулись на очень странный объект. Это была микросферула — идеальный такой шарик размером чуть меньше толщины человеческого волоса (около 80-100 микрон). Сделана эта бусина была из магнетита.

И вот здесь у любого человека, кто хоть немного помнит школьную химию, должен возникнуть вопрос: «Ачё всмысле?»

А смысл вот в чём.

На Земле железо окисляется на каждом шагу. Оставил мангал из «Пятёрочки» под дождём — получил ржавчину. У нас атмосфера полна кислорода, который является мощным окислителем. Магнетит (Fe3O4) — это минерал, в котором железо находится в окисленном состоянии (там есть и двухвалентное, и трёхвалентное железо). Для нас это норма.

Но Луна — это совершенно другой мир. Там нет атмосферы, нет свободного кислорода. Там царит так называемая восстановительная среда. Железо на Луне обычно встречается либо в чистом металлическом виде (Fe0), либо в простых формах (Fe2+). Ему просто нечем окисляться до состояния магнетита.

Именно поэтому, если вы вдруг нашли такой окисленный минерал в лунной пробе, то сразу стоит задуматься о том, что это может быть либо загрязнение на Земле, либо это вообще не с Луны прилетело.

Исследование

Вот и команда ГЕОХИ РАН, естественно, понимала, что просто так заявить «мы нашли магнетит» нельзя — это же нонсенс. Нужно было доказать, что этот шарик местный, лунный и что он образовался именно там.

Версия с земным загрязнением сразу отпала — образцы хранятся в стерильных условиях, контакт с атмосферой исключен. Поэтому сначала предположили два варианта: это кусок метеорита (а углистые хондриты богаты магнетитом) или это продукт удара (когда астероид бьёт по Луне, температура подскакивает, могла произойти какая-то реакция).

Но детальный анализ под микроскопом разбил эти версии в пух и прах.

Во-первых, на поверхности этого магнетитового шарика обнаружили натёки лунного стекла и мельчайшие впаянные кусочки местных минералов. То есть, шарик точно находился на поверхности Луны.

Во-вторых, и это самое главное, учёные посмотрели на внутреннюю структуру шарика. Он состоял из красивых микрокристаллов, которые явно росли свободно и быстро. Такая структура получается не когда вы бьёте молотком (или астероидом) по минералу, и не когда он медленно остывает в недрах. Такая штука получается, когда кристаллы растут прямо из горячего газа или флюида.

Лунные вулканы

Единственное логичное объяснение, к которому пришли наши учёные (и опубликовали это в журнале Geochemistry International): этот шарик вырос в облаке вулканических газов.

И вот как это было: два миллиарда лет назад в Океане Бурь извергался вулкан. Соответственно, при этом текла лава. Но лава — это не просто расплавленная порода, в ней ещё растворены газы. На Земле мы это видим постоянно — вулканы дымят, выбрасывают столбы пара и серы. Эти выходы газов называются фумаролами.

Долгое время считалось, что Луна очень сухая и бедная на летучие вещества. Мол, ну какие там газы, вытекла лава и застыла. Но находка магнетитового шарика говорит об обратном.

Видимо, в какой-то момент из остывающего потока базальта начали вырываться горячие газы. В этом газовом облаке локально создалась уникальная среда. Там было достаточно окислителей (возможно, водяного пара или углекислого газа, вырвавшегося из недр), чтобы железо начало окисляться и собираться в те самые магнетитовые шарики.

То есть, этот микроскопический кусочек материи — свидетель вулканической активности на Луне. И это прямое доказательство существования лунных фумаролов.

Не только для геологов

Ну а теперь к практическому смыслу всего этого. Это открытие имеет вполне конкретный, я бы даже сказал, шкурный интерес для будущего освоения космоса.

Дело в том, что вулканические газы — это не просто пар. В геологии есть железное правило: флюиды и газы — это переносчики материала. Когда они поднимаются из недр, они тащат за собой кучу всего интересного, включая редкие и цветные металлы. И на Земле многие богатые месторождения образовались именно благодаря фумарольной деятельности.

Если мы доказали, что на Луне были фумаролы, значит, там могут быть и зоны, обогащённые этими ресурсами. Не просто размазанные тонким слоем по всей поверхности, а концентрированные месторождения.

Для будущих лунных баз это очень важно. Везти металлы с Земли — на самом деле офигеть как дорого. Если мы хотим что-то строить на Луне, нам нужно добывать ресурсы на месте. И теперь мы знаем, где и как их искать: нужно высматривать следы древней фумарольной активности.

Разумеется, всё это не говорит о том, что Луна была как Земля, с гейзерами на каждом углу. Конечно, она гораздо суше и беднее на газы. Но открытие ГЕОХИ РАН показывает, что мы недооценивали сложность лунных недр.

Теперь-то вот выясняется, что даже на поздних стадиях, когда вулканизм уже затухал, Луна всё ещё могла выбрасывать газовые струи, способные создавать условия для роста таких вот, казалось бы, невозможных минералов.

Кстати, как говорит Светлана Демидова, замзав лабораторией ГЕОХИ РАН, это отлично бьётся с недавним открытием китайских коллег, которые нашли в том же грунте новый минерал — аналог земного новограбленовита. Он тоже содержит воду и тоже намекает на участие вулканических газов.

Так что это уже не единичная случайность, а система.

И это, кстати, классический пример того, как работает фундаментальная наука. Смотришь в микроскоп на пылинку размером в 0,1 миллиметра, видишь странные кристаллы. Включаешь логику, отсекаешь лишнее. И в итоге переписываешь главу в учебнике по геологии Луны, попутно давая наводку будущим космическим старателям, где бурить скважины.

А Луна вновь доказала, что она полна сюрпризов.

Такие дела.