На Луне нашли неожиданно много улетучивающегося углерода

Фактически, все говорит о том, что углерод был на Луне с момента ее образования или появился сразу после этого, еще 4,5 миллиарда лет назад. Это означает, что модель ударного формирования спутника Земли, которая в значительной степени зависит от ничтожно малого количества летучих веществ на Луне, возможно, придется пересмотреть. Результаты были получены с зонда Selenological and Engineering Explorer (SELENE) Японского агентства аэрокосмических исследований (JAXA), более известного под «народным» именем «Кагуя». Десять лет назад она провела примерно полтора года на орбите вокруг Луны, собирая ценнейшую информацию с помощью полутора десятков своих научных инструментов.

Одним из приборов этого космического аппарата был ионный масс-спектрометр, который обнаруживал и наносил на карту улетучивающиеся с поверхности Луны ионы, в том числе углерод. Эти данные не могли быть получены экспедициями по программе «Аполлон», что привело к убеждению, о недостатке летучих веществ на этом небесном теле. Однако в 2015 году в вулканических лунных стеклах были обнаружены следы углерода и воды, что привело к корректировке ударной модели формирования спутника. Поэтому группа японских ученых пересмотрела данные «Кагуи», чтобы попытаться выяснить, откуда появился этот углерод. Результаты их работы были опубликованы 6 мая в журнале Science Advances.

Оказалось, что летучие вещества были зафиксированы почти надо всей лунной поверхностью, хотя их количество и отличалось в разных географических областях. В качестве выводов исследователи делают заключение, что углерод встречается на Луне повсеместно и был там либо с момента формирования, либо занесен в первые же миллионы лет существования спутника. Обнаруженная концентрация ионов углерода не может быть объяснена ни осаждением углерода солнечным ветром, ни доставкой его с помощью на микрометеоритов, хотя бесспорно оба эти механизма снабжают Луну небольшими количествами данного элемента.

Кроме того, концентрации летучих веществ варьировались. Более молодые вулканические базальтовые равнины излучают больше ионов углерода, чем старые горные районы. Это говорит о том, что углерод находится в мантии Луны. Это сложная проблема для ударной модели, в которой большое тело, называемое Тейей, столкнулось с Землей на ранних этапах существования Солнечной системы, откололо от нее кусок и отправило его на орбиту Земли, потому что летучие вещества имеют низкую температуру кипения.

Столкновение с Тейей вызвало бы довольно интенсивный нагрев пород — до 4−6 тысяч градусов Кельвина — который должен был бы буквально выпарить значительную часть летучих элементов, создав истощенную и «сухую» Луну. Поскольку вместо этого она оказалась на самом деле «богатой и влажной», позволяет предположить, что температуры, вызванные столкновением, могли быть намного менее высокими, чем считалось ранее. Либо модель формирования Луны потребует еще более радикальных изменений.

По крайней мере, результаты работы японских ученых демонстрируют, что дальнейшее исследование лунных летучих веществ может быть очень показательным, а будущие орбитальные аппараты или пилотируемые миссии должны будут взять на борт соответствующие инструменты. Наиболее важным шагом, по мнению авторов этого исследования, является изучение изотопного состава улетучивающихся с Луны ионов углерода. Таким образом удастся установить баланс данного элемента на спутнике Земли — сколько C принес солнечный ветер, сколько микрометеориты, а какая его часть была там всегда.