Ученые определили параметры дегазации минералов, типичных для лунных пород
Сотрудники Института геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского Российской академии наук (ГЕОХИ РАН) изучили особенности дегазации основных силикатных минералов мантийных пород. Это позволит точнее оценить запасы в лунном реголите воды и других летучих соединений, которые важны для эксплуатации будущей лунной базы.
Образцы лунного грунта, доставленные на Землю китайскими лунными миссиями программы «Чанъэ», подтвердили гипотезу о том, что Луна не всегда была безнадежно «сухой». В определенные моменты ее эволюции в ее мантии могла находится вода, газы и летучие соединения. Происхождение их до конца не понятно.
В качестве первого шага к ответу на этот вопрос ученые ГЕОХИ РАН изучили процессы дегазации основных породообразующих силикатных минералов (оливинов, пироксены, плагиоклазы) в интервале температур от 200 до 1000 оС. Эти минералы, слагающие мантийные породы Земли, близки по химическому составу базальтам лунных морей.
Для исследования дегазации минералов при высоких температурах в ГЕОХИ РАН была создана экспериментальная установка. В реакторе из цельного кварцевого стекла небольшого объема вещества прокаливают в инертной атмосфере гелия. Закрытая система продувается гелием до исчезновения следов атмосферных газов, что проверяется периодическим отбором газов через шприц с помощью хроматографа.
Анализ состава газов проводили на газовом хроматографе «Кристал-Люкс 4000М», который позволяет определять содержание веществ с точностью до миллионных долей. Для определения собственной летучести кислорода минералов глубинного происхождения использовали высокотемпературную установку с двумя твердыми электролитами на основе окиси циркония, стабилизированной окисью иттрия, также созданную в ГЕОХИ РАН.
«Эта установка имеет возможность не только оценить поведение летучести кислорода в различном интервале температур, но и по калибровочной величине электродвижущей силы (ЭДС) также достаточно точно прямо измерить ее абсолютную величину. Предварительный химический анализ минералов был проведен на электронном микрозонде Cameca SX100. Использовался ток величиной 10 мА и напряжение 15 кЭв», — прокомментировал один из авторов исследования, старший научный сотрудник лаборатории геохимии углерода им. Э.М. Галимова ГЕОХИ РАН, кандидат физико-математических наук Сергей Воропаев.
На основе полученных результатов ученые проследили ход теплового преобразования кристаллической структуры минералов и получили оценки их устойчивости. Также исследователи провели сравнение составов силикатных минералов с образцами лунного грунта, доставленного космической миссией КНР «Чанъэ-5».
Работа выполнена при финансовой поддержке Минобрнауки России.