Два новых минерала, состоящих из титана и кислорода, были обнаружены в лунном материале, доставленном лунной миссией «Чанъэ-5». Это седьмой и восьмой минералы, обнаруженные на Луне, и они никогда не встречались в природе ни на Земле, ни где-либо еще. Исследование опубликовано в журнале Nature Astronomy.
Недавние исследования показали важность титана для геологии и истории Луны. Как и на Земле, этот титан часто соединяется с кислородом, образуя диоксид титана (TiO 2). Тем не менее, новое открытие показывает, что эти два элемента также могут связываться в обратном соотношении, но, по-видимому, только на Луне.
Удар, вызванный ударами метеорита, оставляет на поверхности Луны много стекла, и команда изучила стеклянную бусину, доставленную «Чанъэ-5». С помощью трансмиссионного электронного микроскопа они обнаружили одни и те же элементы, структурированные тремя разными способами. Один из них, рутил, является наиболее распространенной природной формой диоксида титана на Земле, широко используемой в оптическом оборудовании из-за его способности преломлять свет.
Диоксид титана встречается и в других кристаллических структурах на Земле. Но вместо них команда нашла кристаллы Ti 2 O. Называемые авторами тригональным и триклинным Ti 2 O, пока не будут даны официальные названия, эти два материала свидетельствуют об изменениях, происходящих, когда нет ничего, что могло бы защитить богатые титаном минералы от бомбардировки из космоса.
После того, как астронавты Аполлона вернулись с несколькими минералами, никогда не встречавшимися на Земле, геологи приложили значительные усилия, пытаясь выяснить, как они образовались. Образцы подвергались воздействию ионов водорода и гелия для имитации солнечного ветра и бомбардировались лазерами. В результате образуются новые фазы минералов, богатых железом и кремнием, но, несмотря на обилие титана на ближней стороне Луны, ни в лунных образцах, ни при моделировании не было обнаружено новых форм титансодержащих минералов.
Проблема, возможно, заключалась в игнорировании микрометеоритов.
Как следует из названия, микрометеориты очень малы. Считается, что ответственные за эффекты, которые изучали исследователи, имеют диаметр от 1 до 100 мкм, то есть от 0,000004 дюйма до ста раз меньше. Какими бы маленькими они ни были, они могут нанести удар, путешествуя со скоростью более 20 км/с без атмосферы, которая могла бы их замедлить. При ударе они могут расплавить камни, с которыми сталкиваются, даже если это лишь крошечный сегмент, или даже испарить их. То, что затвердевает, может сильно отличаться от предыдущего материала.
Изученная исследователями бусина, образовавшаяся в результате удара метеорита, имеет микрометеоритный кратер с четырьмя зернами неправильной формы, которые сочетают в себе титан и кислород по краю. Все они содержат кристаллические решетки. В некоторых случаях, как и ожидалось, на каждый титан приходится два атома кислорода, но в других наблюдается обратное.
Тригональный и триклинный Ti 2 O имеют одинаковые соотношения элементов, но различаются способом соединения атомов.
Зерна настолько малы, что кажутся незначительными, но авторы отмечают, что оксиды титана в целом действуют как катализаторы многих реакций в присутствии солнечного света. Ti 2 O поглощает больше ультрафиолетового и видимого света, чем TiO 2, и поэтому, вероятно, является еще более сильным фотокатализатором, потенциально вызывающим значительные изменения в пыли вокруг него. Действительно, хотя Ti 2 O не существует в природе ни в одной структуре на Земле, его производят в лабораториях для изготовления фотокаталитических пленок.
В образцах Чанъэ-5 был обнаружен один ранее неизвестный на Земле лунный минерал. Остальные пять прибыли из миссий «Аполлон» и «Луна».
