Przekonanie które przetrwało pół wieku
Od 1971 roku panowało w środowisku naukowym mocne przeświadczenie, iż związki żelaza nie są stabilne w warunkach panujących na powierzchni Księżyca. Każdy ślad utlenienia znajdowany w próbkach z misji Apollo natychmiast kwitowano jako efekt ziemskiego zanieczyszczenia. To założenie przez dekady kształtowało obraz naszego naturalnego satelity jako miejsca geologicznie martwego pod względem procesów utleniania. Pierwsze rysy na tym monolicie pojawiły się stosunkowo niedawno. W 2020 roku dane z instrumentu Moon Mineralogy Mapper wskazały na obecność hematytu w rejonach podbiegunowych Księżyca.
Dwa lata później zaawansowane analizy próbek z misji Chang’e-5 ujawniły ślady nanofazowego magnetytu. Były to jednak poszlaki wymagające potwierdzenia. Dopiero teraz zespół z Shandong University we współpracy z innymi chińskimi ośrodkami badawczymi dostarczył niepodważalnych dowodów: mikrometrowe kryształy tlenku żelaza są naturalnym składnikiem księżycowego krajobrazu. Wyniki tych przełomowych badań ukazały się w Science Advances.
Uderzenia meteorytów jako klucz do zagadki
Co ciekawe, ślady utlenionego żelaza znaleziono głównie w specyficznym typie skał, tzw. brekcjach. Powstały one w wyniku stopienia i scementowania rozbitych fragmentów pod wpływem ekstremalnego ciepła i ciśnienia towarzyszącego uderzeniom kosmicznych pocisków. W nienaruszonych fragmentach dawnej skały wulkanicznej nie było po nich ani śladu. Naukowcy wysunęli hipotezę, jakoby ziarna hematytu formowały się podczas kataklizmów na skalę planetarną, czyli kolizji, które dały początek Basenowi Biegun Południowy-Aitken czy kraterowi Apollo. Te gigantyczne uderzenia wytwarzały lokalne środowiska o podwyższonej fugatywności tlenu, umożliwiając utlenianie jonów żelaza do wyższych stanów walencyjnych.
Miejsce lądowania Chang’e-6 okazało się idealnym poligonem do badania tego zjawiska. Basen Biegun Południowy-Aitken to jeden z najstarszych i najrozleglejszych basenów uderzeniowych w całym Układzie Słonecznym. Co istotne, nie został on przykryty późniejszymi wylewami lawy, co pozwoliło zachować ślady dawnych kataklizmów w niemal nienaruszonym stanie przez miliardy lat.
Magnetyczne minerały wyjaśniają anomalie
Odkrycie rzuca nowe światło na inną księżycową zagadkę: lokalne anomalie magnetyczne rejestrowane w różnych regionach. Księżyc pozbawiony jest globalnego pola magnetycznego, jednak instrumenty wykrywają miejscowe zaburzenia, które do tej pory nie miały przekonującego wyjaśnienia. Produkty reakcji utleniania żelaza, czyli magnetyt i maghemit, wykazują właściwości magnetyczne. Mogą one działać jako nośniki odpowiedzialne za anomalie magnetyczne obserwowane w okolicach Basenu Biegun Południowy-Aitken. To potencjalne rozwiązanie zagadki lokalnych pól magnetycznych tam, gdzie teoretycznie nie powinny występować.
Czytaj też: Zagadkowe błyski na Księżycu. Naukowcy badają je od ponad tysiąca lat
Odkrycie dostarcza pierwszego bezpośredniego potwierdzenia, że silnie utleniające minerały mogą istnieć na powierzchni Księżyca pomimo jego generalnie redukujących warunków. To fundamentalnie zmienia rozumienie stanu redoks Srebrnego Globu – równowagi między procesami utleniania i redukcji, która kształtowała jego powierzchnię przez miliardy lat. Te mikroskopijne ziarna rdzy to coś więcej niż tylko geologiczna ciekawostka. Próbki przywiezione przez Chang’e-6 otwierają nowy rozdział w zrozumieniu ewolucyjnej historii naszego naturalnego satelity i procesów, które go ukształtowały.