Российские учёные измерили активность кислорода в земных и лунных минералах
24 сентября 2026 г.
Учёные Института геохимии и аналитической химии им. В. И. Вернадского РАН и Московского государственного университета им. М. В. Ломоносова исследовали окислительно-восстановительное состояние (активность кислорода, fO2) характерных силикатных минералов (оливины, пироксены) земных и лунных базальтов.
Полученные результаты не только подтвердили экстремально восстановительные условия в недрах Луны, но и доказали работоспособность методики, которая может быть востребована в ходе будущих миссий «Луна-27/28».
Окислительно-восстановительное состояние, наряду с температурой и давлением, является важным физико-химическим параметром, определяющим условия плавления, фазовые переходы и перераспределение сидерофильных элементов в процессе дифференциации планетарного вещества. Параметр fO2 во многом определяет состав флюидов C–O–H, отделяющихся при дегазации мантии, и соотношение CO2 и H2O, которое задает сценарии формирования ранних атмосфер и океанов, а значит, и всей последующей эволюции планет.
Оценка абсолютного значения активности кислорода, присущей глубинным условиям, является нетривиальной задачей, которую можно решить либо с помощью термодинамического анализа минеральных равновесий в породах недр, либо путем прямого экспериментального определения fO2 минералов глубинного происхождения с использованием твердотельных электрохимических ячеек. Оба метода сопряжены с трудностями, которые, с одной стороны, обусловлены недостатком данных о термодинамических свойствах минеральных фаз при высоких давлениях, неопределенностью моделей твердых растворов (соотношения активности и концентрации), а с другой стороны – степенью сохранения минеральных равновесий при переносе глубинных пород на поверхность планеты и воздействием газовых флюидов, выделявшихся при подъеме магмы.
Для сравнения учёные выбрали максимально контрастные объекты: кимберлиты Якутии, вынесшие вещество с глубин 200–300 км, и породы зоны субдукции на Камчатке, насыщенные водой и морскими осадками, а также брекчии лунных базальтов, представленные метеоритом NWA 7611. Измерения проводились методом двойной электрохимической ячейки в диапазоне температур 800–1100 °C. Для минералов земных пород содержание атомов железа в различных валентных состояниях Fe2+/Fe3+ было независимо проверено методом Мёссбауэровской спектроскопии.
«В целом, измерительная установка ГЕОХИ РАН на основе двух твердых электролитов показала свою применимость для изучения магматических пород различного генезиса и может быть использована в рамках будущих лунных миссий "Луна-27/28", с доставкой образцов на Землю», – прокомментировал один из авторов исследования, ведущий научный сотрудник лаборатории геохимии углерода им. Э. М. Галимова ГЕОХИ РАН к.ф.-м.н. С. А. Воропаев.
Оказалось, что лунные минералы обладают самой низкой фугитивностью кислорода среди всех изученных образцов, что указывает на значительно более восстановительные условия в лунной мантии по сравнению с земной. При этом, как отмечают авторы, метеорит NWA 7611, вероятно, представляет собой более глубокие или более древние слои лунной мантии, что делает его уникальным «свидетелем» ранних этапов геологической истории спутника.
Исследование выполнено при поддержке Российского научного фонда.
Источник: Минобрнауки России.