Исследование опубликовано в журнале Nature Communications, а краткий отчет о нем можно найти на ресурсе Science Alert. Исследование провела команда под руководством геолога Чжуан Го из Института геохимии Китайской академии наук. Она проанализировала образцы реголита, которые в декабре 2020 года были доставлены на Землю с Луны китайским зондом "Чанъэ-5". В нем ученые обнаружили многочисленные частицы минерала, известного как магнетит. До сих пор считалось, что он очень редко встречается в образцах лунного грунта.
Присутствие данного минерала в реголите позволило исследователям найти ключ к решению давней загадки. Более полувека ученые не могли достоверно объяснить природу таинственных магнитных аномалий, которые были зафиксированы в лунной коре. Новое исследование позволило лучше понять механизм образования и распределения магнетита на Луне. Этот механизм и дал достаточно простое объяснение природе магнитных аномалий.
Исследователи поясняют, что магнетит по сути представляет собой сильно намагниченную железную руду. В данном случае он был обнаружен в субмикроскопических сферических зернах сульфида железа. Они напоминают расплавленные капли. Это говорит о том, что данные капли образовались в результате мощных ударов о лунную поверхность.
В результате ученые пришли к выводу, что магнетит образовывался в процессе бомбардировок Луны астероидами. Ранее в рамках других исследований было установлено, что на своих первых стадиях существования Луна регулярно подвергалась ударам космических тел. Это означает, что магнетит может быть широко распространен в тонком слое реголита, который покрывает поверхность Луны.
Полученные данные исследователи заложили в основу компьютерной модели. Проведенное моделирование показало, что лунный реголит чрезвычайно редуцирован, то есть он насыщен электронами благодаря воздействию солнечного ветра. Это состояние затрудняет соединение железа с кислородом для образования руд. В этом отношении Луна заметно отличается от Земли. Нашу планету от мощного воздействия солнечного ветра защищает атмосфера. В результате земной грунт не страдает избытком электронов, что содействует появлению железной руды.
На Луне же, как показало новое исследование, крошечные зерна магнетита образовывались в условиях высокого давления и высокой температуры, которые возможны при ударе о поверхность. Во время таких ударов происходила фазовая реакция, когда реголит расплавлялся, превращался в газообразную смесь, которая перемешивалась с расплавленными же частичками астероида. Затем все это оседало на поверхность и застывало. Магнетит распределялся по поверхности в зонах ударов. Его присутствие в реголите и объясняет таинственные магнитные аномалии лунной коры в определенных ее местах.
Как пишут исследователи, "ярость этих столкновений могла превратить материалы в субмикроскопический магнетит, что сделало их важным источником ферромагнитного материала на лунной поверхности". Иными словами, магнитные аномалии возникают там, где в древности происходили наиболее мощные удары астероидов о лунную поверхность.