Новости химической науки > Солнечный ветер занес воду на Луну

Исследователи из Франции предполагают, что вода в грунте Луны своим происхождением обязана солнечному ветру. Этот вывод сделан на основании детального анализа изотопного состава воды в образцах лунного грунта, проведенного с помощью сверхчувствительной масс-спектрометрии. Тем не менее, каким образом солнечный ветер мог обеспечить попадание воды в глубинные зоны Луны, остается загадкой.

В результате полетов «Аполлонов» были отобраны образцы лунных пород – как образования низкой плотности – реголиты, собранные с поверхности, так и более плотные породы, полученные бурением лунной коры. В свое время эти образцы считались полностью обезвоженными, однако в 2008 году исследователи из США использовали для изучения этих образцов масс-спектрометрию вторичных ионов [secondary ion mass spectrometry (SIMS)] и обнаружили в породах небольшое количество гидратированных минералов. Относительно происхождения этой воды высказывались различные гипотезы, одна из которых сводилась к тому, что вода образуется в результате взаимодействия кислорода алюмосиликатов лунного грунта с протонами, содержащимися в солнечном грунте.

Исследователи из группы Алис Стефан (Alice Stephant) и Франсуа Робера (François Robert) использовали новое поколение сверхчувствительных спектрометров SIMS для того, чтобы определить, какая доля воды в лунных реголитах могла образоваться подобным способом.

Вулканические стекла с поверхности Луны позволили исследователям проверить теоретические модели образования воды. (Рисунок из Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2014, DOI: 10.1073/pnas.1408118111)

Вода в Солнечной системе обычно содержит, путь и небольшие, но при этом регистрируемые количества дейтерия, в то время как солнечный ветер, который содержит только протоны – ядра легкого водорода, должен способствовать образованию только протиевой воды. Таким образом, измерение соотношения между дейтерием и протием позволит определить, откуда произошла вода. Следует, правда, отметить, что дейтерий может образоваться в результате процессов, протекающих при воздействии космических лучей, что, очевидно, может изменить изотопное соотношение дейтерий/протий.

Исследователи изучили субмиллиметровые зерна плагиоклаза из лунного реголита. Вулканические стекла плагиоклаза содержат литий, который представлен смесью двух устойчивых изотопов – лития-6 и лития-7, причем в результате воздействия космических лучей должно увеличиваться количество лития-6. Таким образом, изменение соотношения нуклидов ⁶Li и ⁷Li позволяет оценить степень воздействия, которому подвергалось каждое из изученных зерен и, соответственно, учесть, какое влияние космические лучи могли оказать на соотношение изотопов водорода.

Такая коррекция позволила пересчитать соотношение протий/дейтерий, включив в расчет тяжелый водород, который образовался в результате воздействия космических лучей, после чего результаты расчета были соотнесены с содержанием различных изотопов водорода в воде, содержащейся в лунном грунте. Такое сравнение позволило сделать вывод о том, что около 85% лунной воды, вероятнее всего, образовалось в результате воздействия солнечного ветра, и лишь 15% воды поступило не Луну из других источников.

Спечиались по планетарной эволюции Ромэн Тартез (Romain Tartese) высоко оценивает методологию исследователей и отмечает, что выводы Стефан и Робера вполне достоверны в анализе вопроса появления воды в лунном грунте, однако он подчеркивает, что выводы, сделанные в ходе работы едва ли стоит переносить на воду, содержащуюся в твердой мантии Луны.

Источник: Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2014, DOI: 10.1073/pnas.1408118111

метки статьи: #аналитическая химия, #космохимия, #химическая эволюция