Мисията за връщане на проби, извършена от китайския "Чанг'Ъ-4", който събра и върна 1.73 килограма лунен реголит на Земята и откри изцяло нов минерал, който помага да разширим познанията си за Луната и нейните загадки.

Първата мисия за връщане на проби, осъществена след мисията "Луна 24" от съветската ера през 1976 г., "Чанг'Ъ-4" (Chang'e-5) събра проби от реголит от огромния Океан на бурите, където откри необичайна комбинация от силициеви минерали, както и новопризнат минерал, наречен "чангезит" - Changesite-(Y).

По време на неотдавнашни проучвания, предприети от изследователи от Китайската академия на науките, пробите, извлечени от "Чанг'Ъ-4", са сравнени заедно с проби от лунен и марсиански реголит, което позволява на учените безпрецедентна възможност да търсят отговори на техния уникален състав.

Океанът на бурите, разположен близо до мястото за кацане на "Чанг'Ъ-4". Кредит: NASA

Неотдавнашният анализ също така разкри интригуваща връзка с местоположение на Луната, свързано с наблюдения на аномална дейност, която отдавна вълнува астрономите.

Въпреки че на Запад често се разглеждат Луната като наподобяваща лице според китайските традиции същите тези тъмни петна се оприличават на заека Юту, спътник на лунната богиня Чанг'Ъ, на която е кръстен лунният апарат на Китай.

Образуването на тези кратери и други характеристики, осеяли лунния пейзаж, са резултат от сблъсък на обекти в нейната повърхност за продължителни периоди. Кратерите обаче не са всичко, което е останало по време на тези продължаващи сблъсъци.

По време на екстремните условия, които възникват, когато астероидите и кометите се сблъскват с лунната повърхност, също настъпват промени в минералния състав и структурата на Луната. По-конкретно, условията на температура и налягане водят до промени, които имат определени свойства като образуването на варианти на силициев диоксид, известни като полиморфи, предлагайки на изследователите ценна възможност да анализират получените минерали и да разкрият улики за тяхното минало.

Уей Ду (Wei Du), един от авторите на новата статия, описваща откритията на китайския екип, казва, че въпреки че кратерите, покриващи Луната, са десетки хиляди, наличието на минерали, които се образуват в резултат на интензивен натиск, все още не е много често срещано явление .

Нова характеристика на въздействието върху лунната повърхност с прясно изложен реголит. Кредит: NASA/GSFC/Arizona State University

"Едно от възможните обяснения за това е, че повечето минерали под високо налягане са нестабилни при високи температури", заявява Ду, което означава, че тези, които вероятно са били създадени по време на ударни събития, може да са претърпели ретрограден процес, което означава че идентифициращите характеристики на условията на високо налягане може да не са очевидни.

За щастие, бе установено, че един фрагмент от силициев диоксид, получен в пробата "Чанг'Ъ-4", притежава както стишовит (stishovite), така и сейфертит (seifertite), полиморфи на силициев диоксид, които са уникални, защото трябва да могат да съществуват съвместно само при условия на високо налягане.

Стишовитът е изключително твърда, плътна тетрагонална форма - полиморф - на силициев диоксид. Среща се много рядко на земната повърхност, но може да е преобладаваща форма на силициев диоксид в Земята, особено в долната мантия. Стишовитът е кръстен на Сергей М. Стишов, руски физик, който за първи път синтезира минерала. Открит е в метеоритен кратер през 1962 г.	Сейфертитът е силикатен минерал с формула SiO2 и е един от най-плътните полиморфи на силициев диоксид. Намиран е само в марсиански и лунни метеорити, вероятно е образуван в резултат на нагряване по време на навлизане в атмосферата и сблъсък със Земята при минимално налягане от 35 GPa. Може да се произвежда и лабораторно. Минералът е кръстен на Фридрих Зайферт .
Кредит: Wikimedia Commons

В последните си изследвания Ду и колегите му установяват, че сейфертитът присъства във фаза, която възниква между образуването на стишовит и друг полиморф на силициев диоксид, наречен α-кристобалит, който също се намира в проби, събрани от "Чанг'Ъ-4".

Единична клетка от α-кристобалит; червените сфери са кислородни атоми. Тук са представени тук пет силициеви атома в спирала (първият и последният са еквивалентни атоми в решетката).

Според Ду това означава, че сейфтертитът вероятно се е образувал от α-кристобалит в резултат на компресия, възникнала след удар, докато други части от пробата биха станали стишовити в резултат на повишаване на температурата.

Заедно с изчисленията, които разкриват вероятната продължителност на въздействието, което е образувало минералите, и условията на максимално налягане, Ду и колегите му сравняват данните си с модели на ударни вълни, които им позволяват да създадат оценки за размера на кратера.

Интригуващо откритие, направено от екипа, включва наличието на материали, за които се смята, че са резултат от изхвърляне от сблъсък в отдалечени места на материал, паднал на мястото, където "Чанг'Ъ-4" е събрал своите проби. Въз основа на дистанционни наблюдения са идентифицирани четири кратера като източници на това изхвърляне, един от които е кратерът Аристарх, който е вероятният източник на пробата от силициев диоксид, съдържаща сейфертит и стишовит.

Кратерът Аристарх (вляво) и близкият кратер на Херодот (вдясно), разположени близо до най-южния ръб на главата на Кобрата, елемент, произведен от древен вулканичен отвор. Кредит: NASA/GSFC/Arizona State University

Кратерът Аристарх е уникален по различни причини, освен че е най-младият от четирите кратера, за които се смята, че са допринесли за изхвърлянето на пробите, събрани от "Чанг'Ъ-4".

Интересното е, че в продължение на почти два века астрономите са наблюдавали поредица от необичайни проблясъци на светлина, които изглежда идват от центъра на кратера Аристарх. Има и няколко записани наблюдения на странна, червеникава мъгла или сияние около кратера.

Един ранен разказ за феномена се появява в писмо от 1836 г. на капитан У. Смит в Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, където той описва наблюдението си на "светлина, наподобяваща тази на звезда от 9-та или 10-та величина". Смит съобщава, че необичайният светлинен източник изглежда "блестящ и видим за няколко секунди" и се позовава на по-ранни наблюдения на същия феномен, "споменат от Касини, сър У. Хершел и капитан Катър“ и други.

Изображение с широкоъгълна камера, заснети от Lunar Reconnaissance Orbiter на кратера Аристарх, показващи различни цветови разлики в изхвърлянията от сблъсъка, който го е създал. Обърнете внимание на особено ярката зона по протежение на централния връх, обозначена със стрелката на изображението по-горе Кредит: NNASA/GSFC/ Arizona State University

Днес се смята, че "аномалията" на Аристарх е резултат от високата отражателна способност или албедо на лунния реголит, разположен близо до центъра на кратера, което също може да бъде свързано с наличието на силикати, открити в реголита там, а сега и в образците "Чанг'Ъ-4".

Като цяло Ду и колегите му казват, че мисията за връщане на проби им е помохнала да стигнат до интересни констатации за това как скритата история на небесни тела като нашата Луна може да бъде разкрита чрез съвременни техники за анализ.

Справка: High-pressure minerals and new lunar mineral changesite-(Y) in Chang’e-5 regolith featured, Jing Yang, Wei Du; Matter Radiat. Extremes 9, 027401 (2024)
https://doi.org/10.1063/5.0148784 

Източник: Chang’e-5 Sample Analysis Reveals Moon’s Hidden History, Curious Link to “Anomalous” Crater,  Debrief.

Още по темата

30/09/2022

Земята

Следи от сблъсъка на астероида, убил динозаврите, са открити и на Луната (видео)

16/05/2019

Космос

Китайската мисия може би откри материал от мантията на Луната