Місія «Чан’е-5» виявила в місячному ґрунті важливий мінерал, багатий на воду

На Місяці є вода, і вчені щойно підтвердили, де вона може ховатися у великих кількостях. Нещодавно було виявлено, що мінерал у місячному пилу, зібраному китайським посадковим апаратом «Чан’е-5» і доставленому на Землю, містить стільки води, що вона становить 41 відсоток його ваги. Мінерал схожий на новограбленовіт, який був виявлений лише кілька років тому в базальтовій породі з російського півострова Камчатка. І місячна, і земна версії мають хімічну формулу (NH4)MgCl3-6H2O і схожу кристалічну структуру.

Враховуючи, що ми можемо вивчати новограбленовіт прямо тут, на Землі, відкриття майже ідентичного мінералу на Місяці може дати нам деякі підказки про те, де ховається місячна вода і як вона туди потрапила — а також про історію місячної H2O.

Походження, наявність і розподіл води на Місяці залишаються загадкою. Це те, що вчені хочуть з’ясувати, адже звідки взялася волога на Місяці і де вона зараз знаходиться, є важливою складовою історії системи Земля-Місяць. Крім того, знання того, де ховається вода, має значення для майбутніх місій з дослідження Місяця, оскільки люди потребують води для виживання.

Вода була знайдена в старих місячних зразках раніше, в пастці крихітних скляних кульок, які утворюються, коли поверхневий матеріал плавиться і формує так звані сферули. Виявлення сигналів води у спектрі світла, відбитого від поверхні Місяця, свідчить про те, що десь там, нагорі, її набагато більше.

Одне з поширених уявлень полягає в тому, що вода пов’язана з мінералами, які складають місячний реголіт. Попередні дослідження, однак, припускають, що водень і кисень, зв’язані в місячному бруді, можуть бути у формі інших гідроксильних молекул — сполук, що складаються з водню і кисню в пропорціях, відмінних від пропорцій води.

Однак, приземлившись на Місяці в грудні 2020 року, «Чан’е-5» здійснив прорив — вперше на місці виявив те, що здавалося водою в місячному валуні. Однак було незрозуміло, чи це справді молекулярна вода, чи інша молекула гідроксилу. Це вимагало ретельнішого аналізу, ніж той, який міг забезпечити роботизований спусковий апарат.

Тепер люди на Землі на чолі з фізиками Шифенг Цзінь і Мунан Хао з Китайської академії наук провели цей аналіз, піддавши зразки, надіслані на Землю місією «Чан’е-5», методам рентгенівської кристалічної дифракції і хімічного ізотопного аналізу, щоб визначити, чи містить місячний реголіт воду, чи щось інше.

Їхні зусилля виявили присутність молекулярної води: мінерал (NH4)MgCl3-6H2O містить до шести кристалів води.

Новограбленовіт рідко утворюється на Землі, виникаючи в результаті взаємодії розпеченого базальту з вулканічними газами, багатими на воду та аміак. Місячний мінерал не зовсім такий самий — ізотоп хлору, що міститься в ньому, має інший склад, ніж земні ізотопи хлору, — але механізм його утворення, ймовірно, досить схожий. Це свідчить про те, що місячне джерело води та аміаку існувало, коли в минулому на Місяці була активна вулканічна діяльність.

«Термодинамічний аналіз показує, що нижня межа вмісту води в місячному вулканічному газі в той час була порівнянна з вмістом води в найсухішому вулкані на Землі сьогодні, вулкані Ленгай», — йдеться в заяві Китайської академії наук. «Це розкриває складну історію дегазації місячного вулкану, що має велике значення для вивчення еволюції Місяця».

Відкриття також вказує на раніше невідоме джерело води на Місяці — гідратовані солі. Вони набагато стабільніші, ніж водяний лід, що дозволяє припустити, що вони можуть бути доступні навіть на ділянках Місяця, які часто освітлюються сонячним світлом, зменшуючи нашу майбутню можливу залежність від водяного льоду, схованого глибоко в затінених кратерах на місячних полюсах. Результати дослідження були опубліковані в журналі Nature Astronomy.