Księżyc rdzewieje mimo braku płynnej wody i tlenu. Jak to możliwe?

Nie dziwne, że wykrycie hematytu na Księżycu zaskoczyło naukowców – jest on utlenioną formą żelaza, która tu, na Ziemi, wymaga obecności zarówno powietrza, jak i wody w płynnej postaci.

Zwłaszcza że Księżyc jest stale bombardowany strumieniem wodoru z wiatru słonecznego, reduktora, który "przekazuje" swoje elektrony do materiałów, z którymi wchodzi w interakcję. Utlenianie następuje w wyniku utraty elektronów, więc nawet jeśli wszystkie potrzebne do utlenienia pierwiastki były obecne, wiatr słoneczny powinien je skutecznie wyeliminować.

"To bardzo zastanawiające” – powiedział naukowiec planetarny Shuai Li z Uniwersytetu Hawajskiego w Manoa – "Księżyc to okropne środowisko dla hematytu."

Hematyt, o którym mowa, został odkryty w danych zebranych przez Chandrayaan-1, orbiter należący do Indyjskiej Organizacji ds. Badań Kosmicznych. O istnieniu minerału na Księżycu naukowcy dowiedzieli się, korzystając z zaprojektowanego przez NASA sprzętu The Moon Mineralogy Mapper (M3), który wykorzystuje obrazowanie hiperspektralne do przeprowadzenia analizy spektroskopowej, dając szczegółowy rozkład powierzchniowego składu mineralnego.

W ten sposób w 2018 r. Li i jego współpracownicy zidentyfikowali złoża lodu na dużych szerokościach geograficznych wokół księżycowych biegunów. Jednak analizując te dane, Li zauważył coś dziwnego. "Kiedy badałem dane M3 w rejonach polarnych, zauważyłem pewne cechy spektralne i wzory różniące się od tych, które widzimy na niższych szerokościach geograficznych lub w próbkach Apollo" – powiedział Li – "Byłem więc ciekawy czy to możliwe, że na Księżycu zachodzą wodno-skaliste reakcje. Po miesiącach badań odkryłem, że widzę sygnaturę hematytu".

Wywołało to poważne pytanie – jak to możliwe? Istotną wskazówką może być sposób, w jaki hematyt jest rozprowadzany. Dość mocno koresponduje on ze śladami wody, wcześniej zidentyfikowanymi i związanymi z uderzeniami. Naukowcy uważają, że lód wodny mógł zostać zmieszany z księżycowym regolitem, a następnie wydobyty i stopiony. Hematyt znajduje się również głównie po stronie Księżyca, która zawsze jest zwrócona w stronę Ziemi. To, zdaniem badaczy, jest naprawdę interesujące. "Więcej hematytu na tych obszarach Księżyca sugeruje, że może on być związany z Ziemią” – powiedział Li – "Przypomniało mi to odkrycie dokonane przez japońską misję Kaguya, że tlen z górnej atmosfery Ziemi może być wydmuchiwany na powierzchnię księżyca przez wiatr słoneczny, gdy Księżyc jest w ziemskim ogonie magnetycznym. Ziemski tlen atmosferyczny może być zatem głównym utleniaczem do produkcji hematytu."

Nie oznacza to jednak, że tajemnica jest całkowicie rozwiązana.

"Co ciekawe, hematyt nie jest całkowicie nieobecny na dalekim krańcu Księżyca, gdzie tlen ziemny mógł nigdy nie dotrzeć, chociaż zaobserwowano znacznie mniej jego ekspozycji" – wyjaśnil Li – "Niewielka ilość wody obserwowana na dużych szerokościach geograficznych mogła być w znacznym stopniu zaangażowana w proces tworzenia się hematytu na dalekiej stronie Księżyca, co ma istotne znaczenie dla interpretacji obserwowanego hematytu na niektórych ubogich w wodę asteroidach typu S".

"To odkrycie zmieni naszą wiedzę o polarnych regionach Księżyca" – podsumował Li – "Ziemia mogła odegrać ważną rolę w ewolucji jego powierzchni".

Hematyt jest fascynujący nie tylko ze względu na obecność na Księżycu – możliwe, że jego złoża mogą nadal zachowywać izotopy tlenu z różnych okresów w historii Ziemi, sięgające nawet miliardów lat wstecz. Zbadanie tego minerału lepiej mogłoby być naprawdę przydatne dla zrozumienia ewolucji atmosferycznej naszej planety i historii Księżyca.