Земля и Луна сегодня выглядят совершенно по-разному, но сформировались они в схожих космических условиях. Согласно доминирующей гипотезе, ранняя Земля столкнулась с объектом размером с Марс, и именно это гигантское столкновение привело к выбросу вещества, из которого впоследствии сформировалась Луна. Однако, в отличие от Земли, на Луне нет тектоники плит и атмосферы, которые могли бы изменять ее поверхность и перерабатывать такие элементы, как кислород, на протяжении миллиардов лет.
В результате Луна сохранила в себе летопись геологических условий, которые участвовали в ее формировании, и может дать ученям ключ к пониманию мира, в котором мы живем сегодня. Породы, образовавшиеся в ходе ранней вулканической активности на Луне, служат окном в события, произошедшие почти 4 миллиарда лет назад. Раскрывая условия, в которых формировались лунные породы, ученые приближаются к пониманию истоков происхождения нашей собственной планеты.
В исследовании, опубликованном в марте 2026 года в журнале Nature Communications, наша команда физиков и геофизиков изучала ильменит — минерал, состоящий из железа, титана и кислорода, — в образце лунной породы, который кристаллизовался из древнего магматического расплава. Используя передовую электронную микроскопию, мы исследовали химический «след» титана в этом ильмените и обнаружили, что около 15% титана обладает меньшим электрическим зарядом, чем ожидалось.
Значение трёхвалентного титана
В ильмените атом титана обычно теряет четыре электрона при соединении с кислородом, приобретая положительный заряд 4+ (так называемое окислительное число). В изученном нами образце — породе, собранной во время миссии «Аполлон-17», — мы обнаружили, что часть титана в ильмените имеет заряд всего 3+ (трёхвалентный титан). Наше измерение подтвердило то, что геологи давно подозревали: некоторое количество титана в лунном ильмените существует в более низкой степени окисления.
Трёхвалентный титан образуется только тогда, когда количество кислорода, доступного для химических реакций, низко. Таким образом, содержание трёхвалентного титана в ильмените может рассказать нам об относительной доступности кислорода в недрах Луны в момент формирования породы, около 3,8 миллиарда лет назад.
Связь с ранней химией Луны
Наша команда пока детально изучила только один лунный образец, однако, основываясь на опубликованных данных, мы уже выявили более 500 анализов лунного ильменита, которые потенциально могут содержать трёхвалентный титан. Изучение этих образцов может открыть новые детали о том, как химический состав Луны различался в зависимости от региона и периода времени.
Хотя наша работа подчеркивает связь, установленную на основе предыдущих исследований, взаимосвязь между содержанием трёхвалентного титана в ильмените и доступностью кислорода еще предстоит количественно охарактеризовать с помощью целенаправленных экспериментов.
Эти методы могут быть использованы для изучения множества лунных пород, собранных в ходе миссий «Аполлон» более 50 лет назад, а также будущих образцов, которые будут доставлены предстоящими миссиями «Артемида», или пород, собранных с обратной стороны Луны и возвращенных в 2024 году китайской миссией «Чанъэ-6».
Один из участников нашей команды планирует использовать свою новую экспериментальную лабораторию для изучения того, как доступность кислорода в магме влияет на содержание трёхвалентного титана в ильмените. С помощью подобных экспериментов, основанных на наших выводах, мы потенциально сможем использовать ильменит для реконструкции истории древних магм Луны.
Мы убеждены, что будущие исследования лунных пород с использованием передовых научных методов необходимы для раскрытия химических условий, существовавших на древней Луне. Они могут дать ключ к разгадке не только ее собственной истории, но и самых ранних глав прошлого Земли — тех свидетельств, которые на нашей планете уже давно стерты временем.
Поделитесь в вашей соцсети👇
Ваш комментарий