Учёные объяснили происхождение нанофазного железа в лунном реголите
16 февраля 2026 г.
Сотрудники Института геохимии и аналитической химии им. В. И. Вернадского РАН совместно с коллегами из Института космических исследований РАН и МГУ им. М. В. Ломоносова предложили гипотезу, объясняющую происхождение наночастиц металлического железа в лунном грунте – реголите.
Нанофазное железо (npFe⁰) встречается в конденсатных плёнках на поверхности зерен и в стёклах агглютинатов – стеклосодержащих частиц реголита, спекшихся при ударных событиях. Оно заметно влияет на отражательные свойства лунного грунта и в итоге – на то, как Луна и другие безатмосферные тела Солнечной системы выглядят в телескопах и на спектральных снимках. Кроме того, благодаря наличию npFe0 в зернах реголита Луны его частицы могут легко спекаться под действием микроволнового излучения. Этот факт важен с точки зрения обеспыливания поверхности для будущей лунной базы и создания крупногабаритных конструкций на поверхности Луны.
До сих пор считалось, что металлическое железо в реголите появляется либо за счёт восстановления оксидов железа водородом солнечного ветра, либо при конденсации железа из ударного пара. Однако авторами на основе обширного экспериментального материала предложен третий механизм их формирования, когда наносферулы npFe0 могут формироваться прямо внутри силикатного расплава. Учёные провели серию лазерных экспериментов, в ходе которых имитировался удар микрометеорита по породам и минералам, характерным для поверхности Луны: базальту, оливину, пироксену и другим. В результате в расплавленных продуктах «удара» исследователи обнаружили многочисленные наносферулы металлического железа.
Главная идея предлагаемого механизма – термическое восстановление. При кратковременном интенсивном нагреве расплава содержащийся в нем оксид железа (II) разлагается, образуя металлическое железо и кислород, который уходит в газовую фазу. При относительно низком парциальном давлении кислорода решающим «восстанавливающим» фактором становится температура: при нагреве процесс легче идёт в сторону образования металла. В результате железо отделяется от силикатного расплава в виде глобул и наночастиц, а выделившийся кислород формирует пузырьки. В экспериментах пузырьки и наночастицы часто наблюдаются рядом. Похожие структуры находили и в реальных частицах лунного реголита, а также в образцах астероида Итокава.
Экспериментаторы зафиксировали появление характерных текстур: наносферулы нередко выстраиваются в цепочки и «россыпи». В оливиновых мишенях их количество напрямую связано с исходным содержанием FeO: чем больше железа в минерале, тем интенсивнее формируются npFe⁰. В отдельных случаях цепочки тянутся вдоль граней быстро кристаллизующегося силикатного расплава – как будто «рисуют» следы течений и/или фронта закалки.
«Сопоставление с СЭМ-изображениями (изображения сканирующего электронного микроскопа – прим. ред.) агглютината лунного грунта миссии "Луна-20" показало: в природных частицах тоже встречаются россыпи и цепочки npFe⁰ от десятков нанометров до почти микрона. Это делает экспериментальный механизм хорошим кандидатом для объяснения части природных наблюдений. Понимание того, как именно рождается npFe⁰, помогает точнее интерпретировать спектральные данные, оценивать степень космического выветривания и реконструировать историю ударных событий на поверхности Луны и других безатмосферных тел», – прокомментировал результаты один из авторов работы, научный сотрудник лаборатории геохимии Луны и планет ГЕОХИ РАН Е. М. Сорокин.
Исследование выполнено при финансовой поддержке Минобрнауки России.
Источник: Минобрнауки России.
Читайте также:
- Геотехнические свойства мерзлого реголита в полярных областях Луны
- Морфология поверхности частично затененных днищ трех околополярных кратеров Луны
- Особенности дегазации углистого хондрита Dar al Gani 190 (CO3)