Когда-то казалось очевидным: Луна — сухой, безвоздушный шар, где железу просто нечем ржаветь. Нет атмосферы, нет свободного кислорода — значит, и оксидов железа быть не должно. Но сначала в образцах "Аполлонов", потом по данным орбитальных зондов, а теперь и в грунте, доставленном китайской миссией "Чанъэ-6", исследователи снова и снова видят следы настоящей "лунной ржавчины". Последний анализ породы с обратной стороны Луны не только подтвердил это, но и подсказал новый сценарий: часть необычных минералов могла возникнуть в огненных вспышках гигантских астероидных ударов.
На поверхности Луны действительно полно кислорода, но он "запечатан" в минералах — в виде прочных связей с кремнием и другими элементами. Для формирования магнетита, гематита или маггемита нужен свободный кислород, который может активно реагировать с железом.
Поэтому первые сообщения о магнетите в лунном реголите встретили с недоверием: казалось логичным списать всё на загрязнение образцов при хранении и контакте с земным воздухом. Позже нашли гётит и другие соединения железа, а в 2020 году индийский зонд "Чандраян-1" показал: в полярных широтах поверхности много гематита — продукта ещё более сильного окисления. Тогда выдвинули идею "земного ветра": якобы часть кислорода из верхних слоёв земной атмосферы уносится солнечным ветром и попадает на Луну, особенно на её ближнюю к нам сторону.
Китайский аппарат "Чанъэ-6" доставил на Землю породу из бассейна Южный полюс — Эйткен на обратной стороне Луны. Это гигантский кратер, один из древнейших и крупнейших на спутнике, видимый как тёмное пятно в южном полушарии. Считается, что он возник после падения огромного астероида, который буквально "продавил" лунную кору.
Учёные решили сделать всё, чтобы исключить влияние земной среды. Вместо классического препарирования использовали "бесконтактный" подход:
Так они получили свежий внутренний срез зёрнышка реголита, не успевший взаимодействовать с воздухом лаборатории. Затем образец изучили с помощью электронного микроскопа и спектрометров.
Результат оказался очень наглядным: на поверхности минеральных зёрен росли кристаллики гематита и маггемита. Эти "наросты" выглядели так, словно выросли именно в лунных условиях — за считанные часы в земной лаборатории такое просто не успело бы сформироваться. К тому же оксиды были закрыты тонкой стекловидной плёнкой из кремнезёма.
| Версия | Источник кислорода | Где работает лучше | Главная слабость |
| Загрязнение на Земле | Атмосферный O₂, вода, упаковка | Старые образцы "Аполлона" | Не объясняет внутренние структуры и стекловидную оболочку |
| "Земной ветер" | Кислород из верхней атмосферы Земли | Ближняя сторона Луны, высокие широты | Сложно объяснить находки на обратной стороне |
| Астероидные удары | Кислород из минералов, высвобождённый ударом | Крупные бассейны типа Южный полюс — Эйткен | Требует мощных ударов и "консервации" продуктов |
Падение крупного астероида. В момент удара высвобождается колоссальная энергия, породы испаряются, образуется облако плазмы и газов.
Разрыв минеральных связей. В раскалённом облаке кислород "вырвается" из силикатов и других соединений, становясь временно свободным.
Реакция с железом. В этом горячем коктейле свободный кислород вступает в реакцию с железом в расплавленных или распылённых частицах, формируя оксиды — гематит и маггемит.
"Запекание" под стеклом. При остывании часть вещества превращается в стекловидный кремнезём, который покрывает новообразовавшиеся кристаллы тонкой коркой, словно лак.
Долгая консервация. В районе Южный полюс — Эйткен инсоляция ниже, а местные магнитные аномалии и слабое магнитное поле, вероятно, дополнительно защищают поверхность от разрушительного потока заряженных частиц. В результате кристаллы выживают миллиарды лет.
Такая картина хорошо согласуется с тем, что учёные увидели под электронным микроскопом: оксиды железа словно вмонтированы в структуру зёрен и прикрыты стекловидной оболочкой.
Сценарий с высвобождением кислорода при гигантских столкновениях может объяснить не только гематит. Он намекает, что в кратерах-бассейнах могли кратковременно возникать весьма "химически активные" зоны — с парами металлов, силикатов, летучих веществ. В таких условиях могли образовываться необычные стекла, новые минералы и даже потенциальные ресурсы для будущих лунных баз:
Если эта гипотеза подтвердится, астероидные бассейны станут ещё более ценными целями для роботизированных миссий и будущих лунных поселений.
| Плюсы | Минусы |
| Объясняет наличие оксидов на обратной стороне Луны | Требуются очень мощные удары, которые нельзя просто "досмотреть" вживую |
| Согласуется со стекловидной плёнкой и формой кристаллов | Нужны сложные моделирования и дополнительные образцы |
| Учитывает особенности полярных регионов и магнитных аномалий | Не даёт полного ответа для всех регионов Луны |
| Подсказывает новые цели для миссий и исследования ресурсов | Пока основана на ограниченном количестве образцов "Чанъэ-6" |
Значит ли "ржавчина" на Луне, что там есть вода?
Не обязательно. Для образования гематита и маггемита достаточно кислорода и железа при высоких температурах, вода может не участвовать напрямую.
Зачем нужны такие сложные методы анализа грунта?
Чтобы исключить влияние земли: обычная лабораторная подготовка легко добавит "лишний" кислород, поэтому используют вакуум, лазеры, ионные пучки и электронный микроскоп вместо пилы и пинцета.
Повлияет ли это открытие на планы лунных миссий?
Да, районы вроде бассейна Южный полюс — Эйткен становятся ещё более интересными: там можно изучать и историю столкновений, и потенциал полезных ресурсов, и магнитные особенности.
Миф: "На Луне нет кислорода вообще".
Правда: кислорода много, но он связан в минералах; свободным он появляется лишь в особых условиях, например при ударном плавлении.
Миф: "Ржавчина на Луне — просто грязные контейнеры".
Правда: новые образцы из "Чанъэ-6" готовили и изучали так, чтобы исключить контакт с земной атмосферой, и оксиды обнаружили внутри зёрен, а не только на поверхности.
Миф: "Если на Луне нашли гематит, значит, там когда-то текли реки".
Правда: некоторые оксиды железа на Земле связаны с водой, но на Луне они вполне могли возникать в сухом, горячем облаке после падения астероида.
Первые образцы лунного грунта вернули на Землю миссии "Аполлон" и советские "Луна", но тогда вопрос "лунной ржавчины" больше списывали на особенности хранения. Позже орбитальные аппараты с мощными спектрометрами показали неоднородное распределение оксидов железа по поверхности — особенно в полярных регионах. Теперь, с приходом китайских миссий и новых методов анализа, картина становится сложнее и интереснее: Луна проявляет себя не как "мёртвый" камень, а как объект с богатой и очень драматичной геологической биографией. И каждая новая порция реголита — как ещё одна страница этого архива.