В лунных породах, которые доставил Чанъэ-5, обнаружили водный минерал
Китайские астрономы и геологи, работающие с образцами лунных пород от зонда Чанъэ-5, подтвердили, что в них содержится вода в составе гидратированных солей. Но породы, доставленные на Землю, взяты на широтах Луны, хорошо освещаемых Солнцем, и раньше считалось, что в этих условиях вода сохраниться не могла.
Китайская космическая станция Чанъэ-5 в декабре 2020 года доставила на Землю около двух килограммов лунных пород — впервые после перерыва с 1970-х, когда образцы с Луны доставляли «Аполлоны» и станции «Луна». Химический анализ образцов обнаружил неизвестный минерал, содержащий воду и аммоний. Это первый случай находки таких соединений в доступных образцах лунного грунта.
В 2020 году инфракрасные детекторы NASA подтвердили наличие на Луне воды, кроме того, связанную воду в составе лунных минералов в следовых концентрациях (порядка одной части на миллион, или 1 ppm) находят, анализируя образцы, доставленные на Землю ещё в 1960—1970-х годах. Современные программы исследования лунных ресурсов в основном обращают внимание на окрестности южного полюса, особенно — на кратеры, в которые никогда не проникает солнечный свет. В этих кратерах под слоем реголита или даже на поверхности предполагаются массивные залежи водяного льда. Этот ресурс в будущем может стать основным для планирования станций или даже постоянных поселений, в которых могли бы работать астронавты.
Но образцы Чанъэ-5 взяты на гораздо более высоких широтах (ближе к экватору). Здесь лунная поверхность находится под воздействием солнечных лучей, соответственно о воде в свободном виде речь идти не может — температуры на освещённой Солнцем поверхности могут превышать 100 градусов. Как показал анализ образцов Чанъэ-5, вода тем не менее может оставаться связанной в лунных минералах. Это будут гидратированные соли. В частности, в породах выявили соединение с эмпирической формулой (NH4)MgCl3·6H2O. Оно относится к классу двойных солей, и в нём присутствует связанная вода (41% по массе), что и отражается последним множителем формулы. При нагревании выше определённой температуры воду из гидратированной соли этого или другого типа легко извлечь; в частности, такая температура является характеристической для каждого минерала и её определение — один из ключей для диагностики соединения. Авторы пока что называют этот минерал ULM-1 (Unknown Lunar Mineral).
Структура и строение водного минерала напоминают «земной» минерал новограбленовит — фумарольный минерал, который образуется при реакции горячих базальтов с обогащёнными водой вулканическими газами (его обнаружили недавно в отложениях камчатских вулканов), а также более известный минерал карналлит — осадочное соединение, на Земле обычно возникающее при испарении соляных растворов (такие минералы называют эвапоритами). Естественный вопрос к исследователям космических образцов — не могло ли быть такое соединение посторонним, то есть занесённым в образец в процессе манипуляций с ним на Земле. Такой возможности исключить нельзя, но авторы соответствующей статьи в Nature провели отдельное исследование изотопного состава и условий образования соединения, которые указывают на его «внеземное» происхождение. Итак, если ошибки в исследовании нет, то молекулы воды, пусть и в связанном виде, могут присутствовать на Луне даже на освещённых участках в составе гидратированных солей. Такая находка указывает на сложную историю дегазации лунной поверхности и может подсказать пути будущего освоения ресурсов спутника.