Луната започва да придобива все по-червеникав оттенък и това вероятно е по вина на Земята. Нови изследвания показват, че атмосферата на нашата планета може да е причината за появата на ръжда на Луната.

Въпреки че на Луната няма въздух, изследванията показват наличието на хематит - форма на ръжда, която обикновено изисква наличието на кислород и вода.

Марс отдавна е известен със своята ръжда. Желязото на повърхността му, съчетано с вода и кислород от древното минало, придават на планетата червеникавия й оттенък. И докато има достатъчно доказателства за наличието на желязо на Луната, липсата на вода и въздух я поставят далеч от оптималните условия за появата на ръжда

"Това е много озадачаващо", казва водещият автор на изследването Шуай Ли, изследовател от Института по геофизика и планетология в Маноа към Университета в Хавай, в изявление на НАСА. "Луната е ужасна среда за образуването на ръжда."

Ли изучава данни от Moon Mineralogy Mapper (МММ) на НАСА, който се намираше на борда на лунния орбитър Chandrayaan-1 на Индийската космическа организация при изследванията на спътника през 2008 г. Данните показват, че полюсите на Луната имат съвсем различен състав от останалата част.

По време на своята мисия MММ записва дължините на вълните на светлината, отразени от различни повърхности на Луната, за да анализира нейния повърхностен състав. Когато Ли се фокусира върху полюсите, той открива, че полярните повърхности на Луната имат богати на желязо скали с голямо наличие на хематити. Минералът хематит, често срещан в земната повърхност, е специфичен вид железен оксид, или ръжда, с формулата Fe2O3.

"Първоначално не вярвах напълно. Хематитът не би трябвало да съществува въз основа на условията на Луната", казва в изявлението съавторът Абигейл Фрейман, планетарен геолог от Jet Propulsion Labs (JPL) на НАСА. "Но откакто открихме вода на Луната, хората предполагат, че може да има по-голямо разнообразие от минерали, отколкото си представяме, ако тази вода е реагирала със скалите."

Мистерията започва със слънчевия вятър - потокът от заредени частици, който се изхвърля от Слънцето, бомбардирайки Земята и Луната с водород. Водородът затруднява образуването на хематит. Той е химичен редуктор, което означава, че добавя електрони към материалите, с които взаимодейства. Това е точно обратното на това, което е необходимо за получаване на хематит - за да ръждясва желязото, е необходим окислител, който премахва електроните. И докато Земята има магнитно поле, което я предпазва от този водород, Луната няма.

Три хипотези

Статията, публикувана в Science Advances, предлага три модела, които могат заедно да обяснят образуването на ръжда в подобна среда.

Докато на Луната липсва атмосфера, има малки количества кислород, чийто източник е Земята. Магнитното поле на Земята се движи зад планетата като опашка. През 2007 г. японският орбитален апарат "Кагуя" откри, че кислородът от горните слоеве на Земята може да се придвижва по тази "магнитна опашка", изминавайки разстоянието до Луната.

Това се вписва в данните от MММ, който открива повече хематит в близката страна на Луната, обърната към Земята, отколкото в далечната й страна. "Това предполага, че кислородът на Земята може да е причина за образуването на хематит", каза Ли. Луната се отдалечава от Земята в продължение на милиарди години, така че също така е възможно повече кислород да е преминавал от планетата към спътника, когато двете са били по-близо в миналото.

Това поставя въпроса какво се случва с всичкия водород, доставян от слънчевия вятър - като редуктор водородът трябва да предотврати появата на окисляване. В този случай магнитната опашка на Земята може да има смекчаващ ефект. Освен че пренася кислород до Луната от планетата, тя също така блокира над 99% от слънчевия вятър през определени периоди от орбитата на Луната (по-специално когато е пълна Луна). Това отваря малки времеви прозорци през лунния цикъл, когато може да се образува ръжда.

Третото парче от пъзела е водата. Докато по-голямата част от Луната е суха, воден лед може да се намери в сенчестите кратери на далечната страна на Луната. Но хематитът е открит далеч от този лед. Изследването вместо това се съсредоточава върху ролята на водните молекули, намиращи се по лунната повърхност. Ли предполага, че бързо движещите се прахови частици, които редовно бомбардират Луната, могат да освободят тези повърхностни молекули вода, смесвайки ги с желязото в лунната почва. Топлината от тези въздействия може да увеличи скоростта на окисление; самите прахови частици също могат да носят водни молекули, като ги разпръскват по повърхността при удар, така че да се смесят с желязо. В точно подходящите моменти - когато Луната е защитена от слънчевия вятър и присъства кислород - може да възникне химическа реакция, предизвикваща ръжда.

Според Фрейман този модел може да обясни и наличието на хематит, открит в други безвъздушни тела като астероиди. "Възможно е малки парченца вода и въздействието на прахови частици да позволят на желязото в тези тела да ръждяса."

Artemis

Почти 50 години след последното кацане на "Аполо" НАСА планира да изпрати десетки нови инструменти да изследват Луната, започвайки в началото на следващата година, последвани от човешки мисии, започващи през 2024 г., всички като част от програмата "Артемида" (Artemis).

Изследователският екип се надява, че мисиите на НАСА ще могат да върнат проби от хематит от полярните региони. Химическото съдържание на тези проби могат да потвърдят тяхната хипотеза дали лунният хематит е окислен от земен кислород и може да помогне да се разкрие еволюцията на земната атмосфера през последните няколко милиарди години.

JPL също създава нова версия на MММ за новия лунен орбитър Lunar Trailblazer. Един от инструментите му - High-resolution Volatiles and Minerals Moon Mapper (HVM3) - ще картографира водния лед в постоянно засенчените кратери на Луната и може да разкрие нови подробности и за хематита.

Тези и други програми биха могли да помогнат и за обяснението на друга загадка - защо по-малки количества хематит се образуват и на далечната страна на Луната, където кислородът от Земята не би трябвало да може да достигне.

Дневник