Физики выяснили, откуда на Луне наночастицы железа

В исследовании, опубликованном в журнале Nature Astronomy, ученые Института физики Китайской академии наук прояснили, как на Луне образовываются наночастицы железа (npFe0). Нанофазное железо — частицы диаметром 4–33 нанометра. На основе точных наблюдений за стеклянными бусинами, доставленными миссией «Чанъэ-5».

npFe0 широко распространены на Луне, и их накопление со временем меняет оптический спектр лунной поверхности. Изменение цвета поверхности во многом зависит от размера npFe0: меньший приводит к покраснению спектров отражения, а больший вызывает потемнение. Возникающие в результате цвета значительно усложняют дистанционное зондирование, создавая долгосрочные загадки для астрономов. До этого было не совсем понятно, откуда на Луне эта форма железа.

«Мы обнаружили, что стеклянные шарики в лунном грунте могут сохранять частицы железа разных размеров, примерно от 1 нанометра до 1 микрометра», — сказал профессор Бай Хайян.

Ученые обнаружили многочисленные крупные частицы npFe0 размером в десятки нанометров, которые имели тенденцию концентрироваться к краям стеклянных шариков. Этот эффект может привести к тому, что большие частицы будут выступать из конечностей. Такая особенность точно соответствует тому, что должно происходить в каплях стекла, которое образуется в результат гиперскоростных ударов. В таких сценариях Fe0  мигрирует к краям под действием центробежных сил. То есть эти большие npFe0 были сформированы в расплавах, полученных в результате ударов до того, как стеклянные шарики затвердели.

Напротив, мелкие частицы npFe0 размером в несколько нанометров образовались в результате солнечного излучения. Самых мелких наночастиц железа в глубине стеклянного шарика очень мало — вглубь проникает мало ионов солнечного ветра.

Понимание этих механизмов поможет лучше прогнозировать оптические свойства безвоздушных тел в космосе. Это может упросить посадку аппаратов и исследование таких тел.