Новое исследование измеряет содержание титана в аполлонской породе, чтобы раскрыть раннюю химию Луны

(MENAFN- The Conversation) Земля и Луна могут выглядеть очень по-разному сегодня, но они образовались в похожих условиях в космосе. На самом деле, доминирующая гипотеза говорит о том, что ранняя Земля была поражена объектом размером с Марс, и именно этот гигантский удар выбросил материал, который сформировал Луну. Однако, в отличие от Земли, Луна не имеет тектоники плит и атмосферы, способной изменять ее поверхность и перерабатывать такие элементы, как кислород, на протяжении миллиардов лет.

В результате Луна сохраняет запись геологических условий, которые помогли сформировать ее, и может дать ученым представление о мире, в котором мы живем сегодня. Камни, которые были образованы во время ранней вулканической активности на Луне, предлагают окно в события, произошедшие почти 4 миллиарда лет назад. Раскрывая условия, при которых образовались лунные камни, ученые приближаются к пониманию происхождения нашей собственной планеты.

В исследовании, опубликованном в марте 2026 года в журнале Nature Communications, наша команда физиков и геологов изучила ильменит, минерал, состоящий из железа, титана и кислорода, в луне камне, кристаллизовавшемся из древнего лунного магмы. Мы использовали передовую электронную микроскопию, чтобы исследовать химический след титана в этом ильмените, обнаружив, что около 15% титана имеет меньший электрический заряд, чем ожидалось.

Последствия тривалентного титана

В ильмените атом титана обычно теряет четыре электрона при связывании с кислородом, в результате чего получается положительный заряд 4+, известный как число окисления атома. Из образца, который мы изучали, камня, собранного во время миссии Apollo 17, мы обнаружили, что часть титана в ильмените на самом деле имеет заряд всего 3+, который называется тривалентным титаном. Наше измерение тривалентного титана подтверждает то, что геологи давно подозревали: некоторые титаны в лунном ильмените существуют в состоянии более низкого заряда.

Тривалентный титан встречается только тогда, когда количество кислорода, доступного для химических реакций, низкое. Таким образом, количество тривалентного титана в ильмените может рассказать нам о относительной доступности кислорода в недрах Луны, когда образовался камень, около 3,8 миллиарда лет назад.

Связь с ранней химией Луны

Наша команда пока изучила только один лунный камень, но из опубликованных исследований мы идентифицировали более 500 анализов лунного ильменита, которые могут содержать тривалентный титан. Изучение этих образцов может раскрыть новые детали о том, как химия Луны варьируется в разных местах и временных периодах.

Хотя наша работа подчеркивает связь, основанную на предыдущих исследованиях, взаимосвязь между тривалентным титаном в ильмените и доступностью кислорода еще не была количественно определена с помощью целевых экспериментальных данных.

Проводя эксперименты, которые исследуют эту связь, ильменит может раскрыть больше деталей о внутреннем строении Луны. Мы также ожидаем, что эта взаимосвязь будет применима к другим планетам и астероидам, которые не содержат много химически доступного кислорода по сравнению с Землей.

Что дальше?

Эти методы могут быть использованы для изучения многих лунных камней, собранных во время миссий Apollo более 50 лет назад, а также будущих образцов из предстоящих миссий Artemis или камней, собранных с обратной стороны Луны, которые будут возвращены в 2024 году миссией Китая Chang’e-6.

Один из членов нашей команды планирует использовать свою новую экспериментальную лабораторию, чтобы исследовать, как доступность кислорода в магме влияет на количество тривалентного титана в ильмените. С помощью таких экспериментов, которые опираются на наши находки, мы могли бы потенциально использовать ильменит для реконструкции истории древних магм Луны.

Мы считаем, что будущие исследования лунных камней с использованием современных научных методов необходимы для раскрытия химических условий, существовавших на древней Луне. Они могут предоставить подсказки не только о ее собственной истории, но и о самых ранних главах прошлого Земли – записях, которые с тех пор были стерты с Земли.

MENAFN28032026000199003603ID1110910837