Chang’e-5 знайшов два невідомі місячні мінерали, утворені космічною погодою

Два нових мінерали, що складаються з титану та кисню, були знайдені в місячному матеріалі, який привезла місячна місія “Чан’е-5”. Це сьомий і восьмий мінерали, знайдені на Місяці, які ніколи не зустрічалися в природі ні на Землі, ні деінде.

Нещодавні дослідження виявили важливість титану для геології та історії Місяця. Як і на Землі, цей титан часто з’єднується з киснем, утворюючи діоксид титану (TiO2). Проте нове відкриття показує, що ці два елементи можуть також зв’язуватися у зворотному співвідношенні, але, вочевидь, лише на Місяці.

Ударна хвиля, спричинена падінням метеоритів, залишає на поверхні Місяця багато скла, і команда дослідників вивчила скляну намистину, привезену “Чан’е-5”. За допомогою трансмісійного електронного мікроскопа вони виявили ті самі елементи, структуровані трьома різними способами. Один з них, рутил, є найпоширенішою природною формою діоксиду титану на Землі, який широко використовується в оптичному обладнанні завдяки своїй здатності викривляти світло.

Діоксид титану зустрічається і в інших кристалічних структурах на Землі. Але замість них команда знайшла кристали Ti2O. Автори називають їх тригональним і триклінним Ti2O, доки вони не отримали офіційних назв, і вони свідчать про зміни, що відбуваються, коли немає нічого, що могло б захистити багаті на титан мінерали від бомбардувань з космосу.

Після того, як астронавти “Аполлона” повернулися з кількома мінералами, які ніколи не зустрічалися на Землі, геологи доклали значних зусиль, щоб з’ясувати, як вони утворилися. Зразки піддавали впливу іонів водню та гелію, щоб відтворити сонячний вітер, і бомбардували лазерами. В результаті утворюються нові фази мінералів, багатих на залізо і кремній, але, незважаючи на велику кількість титану на ближньому боці Місяця, нових форм титановмісних мінералів не було знайдено ні в місячних зразках, ні в симуляціях.

Можливо, проблема полягала в ігноруванні мікрометеоритів.

Як випливає з їхніх назв, мікрометеорити дуже малі. Ті з них, які, як вважають, відповідальні за ефекти, які вивчали дослідники, мають розмір від 1 до 100 мкм в поперечнику, або від 0,000004 дюйма до сотні разів менші. Незважаючи на малі розміри, вони можуть завдати сильного удару, рухаючись зі швидкістю понад 20 км/с (45 000 миль/год) без атмосфери, яка б їх сповільнювала. При зіткненні вони можуть розплавити гірські породи, в які вдаряються, навіть якщо це лише крихітний сегмент, або навіть випарувати їх. Те, що застигає, може суттєво відрізнятися від попереднього матеріалу.

Намистина, яку вивчали дослідники, сама утворилася від удару метеорита, на ній є мікрометеоритний кратер з чотирма зернами неправильної форми, які поєднують титан і кисень навколо свого краю. Всі вони містять кристалічні решітки. У деяких випадках на кожен атом титану припадає два атоми кисню, як і очікувалося, але в інших – навпаки.

Тригональний і триклінний Ti2O мають однакове співвідношення елементів, але відрізняються способом розташування атомів.

Зерна настільки крихітні, що здаються незначними, але автори відзначають, що оксиди титану в цілому діють як каталізатори багатьох реакцій у присутності сонячного світла. Ti2O поглинає більше ультрафіолетового і видимого світла, ніж TiO2, і тому, ймовірно, є ще сильнішим фотокаталізатором, потенційно викликаючи значні зміни в пилу навколо нього. Дійсно, хоча Ti2O не існує в природі в жодній структурі на Землі, його виробляють в лабораторіях для виготовлення фотокаталітичних плівок.

Один попередній місячний мінерал, невідомий на Землі, був виявлений у зразках Чан’е-5. Інші п’ять походять з місій “Аполлон” і “Луна”.