Луна хранит множество загадок, и одна из них — распределение галогенов, летучих элементов вроде хлора и фтора. Их количество и расположение могут рассказать, как формировалась и менялась лунная кора. Но до сих пор было непонятно, почему эти элементы накапливаются в лунных породах. Международная команда ученых из Мюнстерского университета, Университета Эхиме (Япония) и Свободного университета Амстердама провела эксперименты, чтобы смоделировать образование лунных пород и выяснить, как хлор распределяется между расплавами и минералами. Оказалось, что в образцах с видимой стороны Луны хлора неожиданно много.

Результаты опубликованы в издании Nature Communications.

Верхний слой Луны — это ее кора. Она состоит из двух типов пород: светлых (анортозитов) и темных (базальтов). На стороне, обращенной к Земле, их примерно поровну, а на обратной — базальтов почти нет. Анализ образцов, доставленных миссией «Аполлон», показал, что светлые породы на миллионы лет старше темных. Почему так — до сих пор загадка.

Новое исследование дает подсказку.

Мы выяснили, что хлор ведет себя необычно при плавлении лунных пород, — объясняет профессор Штефан Клемме из Мюнстерского университета. — В образцах с видимой стороны его намного больше, скорее всего, из-за вулканических извержений и выбросов газов.

Исключение — породы из зоны KREEP, богатой редкими элементами. Там хлора не больше обычного.

Похоже, эти породы сохранили следы самой ранней истории Луны, — добавляет доктор Яспер Берндт.

Ученые воссоздали условия лунного магматического океана — периода, когда Луна была почти полностью расплавлена. В лаборатории они смешали химические вещества, имитирующие состав Луны, добавили хлор и с помощью высокого давления и температуры получили искусственные лунные минералы. Так они проследили, как хлор распределяется между расплавом и кристаллами, и смогли реконструировать процесс формирования коры.

Лунный магматический океан — гипотетический глобальный океан расплавленной магмы, который покрывал Луну в первые миллионы лет ее существования. По мере остывания из него формировались кора и мантия.

Теперь ждут образцы с обратной стороны Луны, которые в июне 2024 года собрала китайская миссия «Чанъэ-6». Они помогут понять, происходили ли такие же химические процессы по всей Луне.

Этот эксперимент помогает не только понять эволюцию Луны, но и дает ключи к разгадке ранней истории Земли. Если хлор и другие летучие элементы накапливались в лунной коре из-за вулканизма, значит, подобные процессы могли влиять и на формирование земной коры. Кроме того, знание распределения галогенов критично для будущих лунных баз — они могут быть источником ресурсов.

Отметим, что исследование опирается на лабораторные модели, которые не могут полностью воспроизвести условия ранней Луны. Например, давление и температуру в эксперименте задавали усредненно, а в реальности они могли колебаться. Кроме того, состав искусственных пород — лишь приблизительная имитация. Пока не будут изучены новые образцы с обратной стороны Луны, выводы останутся гипотетическими.

Ранее мы писали о возможной разработке астероидов.