Китайский Юйту впервые за 40 лет изучил лунный грунт

Китайский луноход Юйту («Нефритовый заяц») впервые за 40 лет собрал информацию с поверхности Луны. Данные, полученные с двух установленных на Юйту спектрометров, свидетельствуют в пользу значительной неоднородности лунных пород. Результаты миссии опубликованы в Nature Communications.
Юйту оснащен двумя спектрометрами: VNIS и APXS (последний способен детекировать альфа-частицы), что позволяет ему анализировать состав пород in situ. По данным китайского лунохода, базальты ударного кратера Цзы Вэй (Zi Wei), расположенного в северной части Моря Дождей (именно туда был доставлен Юйту), обладают средними значениями титана и высокими – железа. Подобные концентрации расходятся с данными других лунных миссий: американского Аполлона (1969–1972) и советской Луны (1970–1976).

Лунные базальты, проанализированные ранее, обладали либо очень низким, либо очень высоким содержанием оксида титана TiO₂. Подобный разброс значений позволил использовать оксид титана в качестве маркера вулканической активности. Дело в том, что в процессе охлаждения магмы минералы кристаллизуются в определенной последовательности. Сначала формируются минералы с высоким содержанием магния и железа (оливин и пироксен) – они плотнее магмы и «тонут» в ней, затем минералы, которые могут «всплывать» к поверхности за счет меньших концентраций тяжелых элементов (плагиоклазовый полевой шпат).
Титан обычно присутствует в ильмените (FeTiO₃), кристаллизующемся на поздних стадиях. После окончания кристаллизации ильменит, также очень плотный, тонет в мантийном расплаве, формируя обогащенные титаном области.
Дистанционные исследования пород, проводимые со спутников, показывали, что в области приземления Юйту должны быть высокие содержания титана и оливина – и это странно, так как оливин и титаносодержащие минералы кристаллизуются на разных стадиях. Данные, полученные самим Юйту, помогли уточнить эту информацию.
В оливине кремний соединяется либо с магнием либо с железом, однако соотношение магний/железо сильно колеблется и зависит от стадий, на которых формировался минерал. Более ранний оливин богат магнием, более поздний – железом. Данные спектрографов китайского лунохода показывают, что породы кратера Цзы Вэй богаты именно железом – по словам американского ученого, принимавшего участие в анализе данных, Брэдли Л. Джолиффа (Bradley L. Jolliff), это отчасти объясняет совместное нахождение титано-содержащих пород и оливина в образцах лунного грунта.

Ученые полагают, что ильменит, образовавшийся на поздних стадиях, опустился вниз, где был перемешан с богатым железом оливином в гибридном источнике магмы. Джолифф в том числе высказывает версию, согласно которой Луна могла испытывать столкновения с другими космическими телами во время охлаждения магмы  – впрочем, эта версия пока остается только предположением. В любом случае, ныне доказанные колебания содержаний титана свидетельствуют о том, что вещество лунной мантии было крайне неоднородным.

Юйту — первый за 40 с лишним лет планетоход, работающий на Луне с момента завершения деятельности советского Лунохода-2. Юйту был запущен 1 декабря 2013 года в составе китайской космической миссии Чанъэ-3 и прилунился 14 декабря в Море Дождей, образовавшемся в результате затопления лавой большого ударного кратера около 3,8 миллиардов лет назад. Данные спектрографов китайского лунохода по сути являются первыми за 40 лет данными, полученными непосредственно с поверхности Луны.

Александра Стуккей