Найден метод определения космических условий по частице лунной пыли

МОСКВА, 7 фев — РИА Новости. Новый метод позволил ученым еще раз вернуться к изучению образцов лунного грунта, доставленных астронавтами миссии "Аполлон-17" с поверхности спутника нашей планеты в 1972 году. Результаты исследования опубликованы в журнале Meteoritics & Planetary Science.

Метод атомно-зондовой томографии (APT — Atom Probe Tomography), применяемый обычно в материаловедении, обладает беспрецедентно высокой чувствительностью при минимальном расходе материала. При наличии всего одного зерна вещества он позволяет изучить состав с детализацией до атома, а также создать модель объемной структуры материала.

Американские ученые во главе с Дженникой Грир (Jennika Greer) из Чикагского университета решили применить метод АРТ для анализа зерен лунной пыли. Несмотря на то, что "Аполлон-17" доставил на Землю 111 килограммов лунных пород, расходовать их нужно весьма экономно, так как за последние 48 лет новых образцов так и не появилось. И метод АРТ для этого прекрасно подходит.

С помощью нового метода ученые проанализировали зерна минерала ильменита — оксида железа и титана — из лунного грунта. Сверху зерна, размер которых не толще человеческого волоса, покрыты своеобразной наноразмерной "коркой", образующейся при так называемом космическом выветривании.

Луна, в отличие от Земли, не защищена атмосферой, и вещество на ее поверхности подвергается активному воздействию потока частиц солнечных и космических лучей. Изучение процессов космического выветривания крайне важно для представления о том, что испытывает вещество на поверхности Луны и других космических тел, лишенных атмосферы, например астероидов, а также для правильной интерпретации данных космических зондов.

Анализируя различия в составе между внешней "коркой" и ядром зерен лунного грунта, ученые получают данные для моделирования процессов космического выветривания.

"Мы впервые изучили лунный образец атом за атомом, — приводятся в пресс-релизе Полевого музея им. Филда в Чикаго слова Дженники Грир. — Для этого мы использовали методику, о которой многие геологи даже не слышали".

Чтобы изучить объемный состав зерна лунного грунта, ученые, используя сфокусированный пучок заряженных атомов, вырезали из него наноразмерный заостренный образец толщиной всего в несколько сотен атомов. Затем они поместили этот наностержень внутрь атомного зонда, где лазерный луч один за другим выбивал из него атомы, которые направлялись к детектору. При этой методике более тяжелые элементы, такие как железо, достигают детектора позже, чем более легкие элементы, такие как водород. Измеряя время между лазерным включением и ударом частицы по детектору, прибор определял тип атома и его заряд.

© Jennika Greer, Field Museum

Зерно лунного грунта под сканирующим электронным микроскопом

По результатам АРТ-анализа исследователи построили наноразмерную трехмерную модель зерна лунной пыли, в которой точно определено местоположение каждого атома. В крошечном зерне ильменита ученые идентифицировали продукты космического выветривания — железо, воду и гелий, которые образовались в результате взаимодействия лунного грунта с космической средой.

"Пятьдесят лет назад никто не ожидал, что для анализа лунной породы когда-нибудь будет достаточно крошечной крупицы. Тысячи таких зерен могли застрять в перчатках астронавтов, а их было бы достаточно для крупного исследования", — говорит Филипп Хек (Philipp Heck), куратор Полевого музея и один из авторов статьи.

"Мы считаем крайне необходимыми миссии с возвратом на Землю физических образцов, ведь ландшафты Солнечной системы так разнообразны, — продолжает Грир. — Скоро на Землю вернутся космические корабли "Хаябуса-2" и OSIRIS-REx, которые доставят пробы вещества с астероидов. Это метод определенно следует применить к их изучению, потому что он требует так мало материала, но обеспечивает много информации".