Ke vzniku železné rzi je potřeba kyslík. Když tedy vědci objevili hematit široce rozšířený v lunárních vysokých zeměpisných šířkách, byli překvapeni. Jak se to stalo?
Nová studie naznačuje, že kyslík ze Země by mohl hrát roli v rezivění Měsíce.
Hematit, také hláskovaný hematit, je oxid železa se vzorcem Fe2O3. Je to běžné na Zemi a je to hlavní železná ruda těžená těžbou. Tvoří se pouze v přítomnosti kyslíku.
Vznik hematitu na Měsíci je nepravděpodobný jev. Není tam žádný kyslík, o kterém by se dalo mluvit, takže žádný způsob, jak by železo oxidovalo a tvořilo hematit. Nejen to, ale měsíční povrch je plně vystaven vodíku ve slunečním větru, který aktivně brání oxidaci. Tak o co jde?
'Byl jsem zvědavý, zda je možné, že na Měsíci dochází k reakcím vody a hornin.'
Shuai Li, hlavní autor, University of Hawaii
Nová studie naznačuje, že zdrojem kyslíku pro měsíční hematit je zemská atmosféra. List nese název „ Rozšířený hematit ve vysokých zeměpisných šířkách Měsíce .“ Hlavním autorem je Shuai Li, pomocný výzkumný pracovník na Hawai‘i Institute of Geophysics and Planetology (HIGP) na University of Hawai‘i na M‘noa School of Ocean and Earth Science and Technology (SOEST). Článek je publikován v časopise Science Advances.
'Naše hypotéza je, že měsíční hematit vzniká oxidací měsíčního povrchového železa kyslíkem z horní atmosféry Země, který byl nepřetržitě vyfukován na měsíční povrch slunečním větrem, když je Měsíc v magnetotailu Země během posledních několika miliard let.' Li řekl v a tisková zpráva .
'Země mohla hrát důležitou roli ve vývoji povrchu Měsíce.'
Shuai Li, hlavní autor, University of Hawaii
Tyto výsledky pocházejí ze spolupráce mezi NASA a ISRO, Indian Space Research Organization. V roce 2008 zahájila společnost ISRO své Chandrayaan-1 lunární orbiter. Mise trvala pouze 10 měsíců z očekávaných dvou let, ale přesto shromáždila značné množství vědeckých dat. Spolu se všemi svými indickými vědeckými přístroji nesl orbiter také šest dalších přístrojů z jiných organizací a zemí.
NASA přispěla Moon Mineralogy Mapper , nebo M3. Byl to zobrazovací spektrometr určený k mapování mineralogie měsíčního povrchu. Byl to první přístroj, který poskytoval snímky minerálů na povrchu Měsíce s vysokým rozlišením. Tento nový výzkum je z velké části založen na těchto datech.
'Když jsem zkoumal data M3 v polárních oblastech, zjistil jsem, že některé spektrální rysy a vzory se liší od těch, které vidíme v nižších zeměpisných šířkách nebo ve vzorcích Apollo,' řekl Li. 'Byl jsem zvědavý, zda je možné, že na Měsíci dochází k reakcím vody a hornin.' Po měsících vyšetřování jsem zjistil, že vidím podpis hematitu.“
Liův předchozí výzkum Měsíce také přispěl k tomuto objevu. V roce 2018 byl Li hlavním autorem článku oznamujícího objev vodního ledu na Měsíci. Tento výzkum byl založen na datech M3 a na datech z Lunar Reconnaissance Orbiter LOLA, Lunar Orbiter Laser Altimeter.
Snímek z výzkumu z roku 2018, který ukazuje usazeniny vodního ledu na Měsíci. Obrazový kredit: Li et al, 2020.
V tomto novém výzkumu Li a jeho kolegové zjistili, že koncentrace hematitu silně korelují s usazeninami vodního ledu. Hematit je také silněji koncentrován na přilehlé straně Měsíce, která je vždy obrácena k Zemi.
Tento snímek ze studie je mapa hematitu na Měsíci. Červenější barva znamená, že je přítomno více hematitu. Kredit: Shuai Li
'Tento objev změní naše znalosti o polárních oblastech Měsíce,' řekl Li. 'Země mohla hrát důležitou roli ve vývoji povrchu Měsíce.'
Zde hraje roli nějaký jiný předchozí výzkum. Japonská mise (JAXA) Kaguya, známá také jako SELENE (Selenological and Engineering Explorer), byla lunární orbiter vypuštěný v roce 2007 a obíhal Měsíc po dobu jednoho roku a osmi měsíců.
Posláním Kaguya bylo studovat geologii Měsíce, jeho původ, jeho povrchové prostředí a jeho gravitační pole. Ale také našel důkazy o přítomnosti kyslíku ze zemské atmosféry transportován na Měsíc . Po dobu pěti dnů na každé z oběžné dráhy Měsíce je před slunečním větrem chráněn zemskou magnetosférou. Během této doby je kyslík schopen přesunout se ze zemské atmosféry na měsíční povrch.
Toto číslo pochází z dokumentu z roku 2017, který ukazuje, jak je pozemský kyslík transportován na Měsíc po dobu pěti dnů na každé oběžné dráze Měsíce. Čtverce představují polohu kosmické lodi Kaguya. Obrazový kredit: Terada et al, 2017.
'Více hematitu na přilehlé straně Měsíce naznačuje, že by mohl souviset se Zemí,' řekl Li. „To mi připomnělo objev japonské mise Kaguya, že kyslík z horní atmosféry Země může být vyfukován na měsíční povrch slunečním větrem, když je Měsíc v magnetotailu Země. Atmosférický kyslík Země by tedy mohl být hlavním oxidantem pro výrobu hematitu. Vliv vody a meziplanetárního prachu také mohl hrát zásadní roli.'
Přestože koncentrace hematitu byly mnohem převládající na přivrácené straně Měsíce, stále byly nějaké na přivrácené straně. Důvody pro to jsou stále nejasné, i když Li říká, že to může vrhnout nějaké světlo na tvorbu hematitu na asteroidech.
'Zajímavé je, že hematit absolutně nechybí na odvrácené straně Měsíce, kam se pozemský kyslík možná nikdy nedostal, i když bylo pozorováno mnohem méně expozic,' dodal Li. „Malé množství vody (< ~0.1 wt. percent) observed at lunar high latitudes may have been substantially involved in the hematite formation process on the lunar far-side, which has important implications for interpreting the pozoroval hematit na některých na vodu chudých asteroidech typu S .'
Tento obrázek ze studie ukazuje M3 spektra hematitových ložisek. Červená a modrá čára představují různé způsoby interpretace dat, zatímco černá čára je laboratorní měření pro srovnání. Obrazový kredit: Li et al, 2020.
Pokud je tento výzkum správný, znamená to, že ložiska hematitu mohou obsahovat zásadní vodítka k historii Země. Pokud je hematit zachován v impaktních kráterech různého stáří, pak tato ložiska budou obsahovat různé izotopy kyslíku z různých časových období v geologické minulosti Země. Pokud budoucí mise jako Artemis dokážou shromáždit vzorky z těchto kráterů, vědci by se toho mohli hodně naučit. Nejenže by to mohlo prokázat správnost Liho hypotézy, ale mohlo by to vrhnout nové světlo do historie Země.
Jak píší autoři ve svém článku, „Hematit vzniklý v kráterech různého stáří na blízké straně Měsíce může zaznamenat kyslíkové podpisy zemské atmosféry za posledních ~2,4 miliardy let. Izotopová měření při těchto expozicích hematitu mohou odhalit vývoj zemské atmosféry za poslední miliardy let.
Li a jeho kolegové také říkají, že tato ložiska hematitu by mohla být v budoucnu důležitým in-situ zdrojem. „Naznačuje se, že měsíční polární oblasti jsou relativně chudé na železo. Náš mapovaný hematit tedy může být důležitým zdrojem in situ pro železný kov.“
Více:
- Tisková zpráva: Zrezivěl pozemský kyslík Měsíc po miliardy let?
- Nový výzkum: Rozšířený hematit ve vysokých zeměpisných šířkách Měsíce
- Vesmír dnes: Měsíc může být bohatší na kovy, než jsme si mysleli