Луна приобрела свой характерный вид из-за столкновений с космическими объектами, которые создали ударные кратеры на её поверхности. Однако кратеры — это не единственное, что осталось после этих событий. Исследователи обнаружили, что сильное давление и высокая температура таких процессов также изменяют минеральный состав и структуру поверхности Луны. Анализ этих изменений помогает многое узнать о прошлом спутника Земли.
Недавно на Землю было доставлено 1,73 килограмма реголита, собранных во время китайской миссии Chang’e-5. Область, из которой взяты образцы, названа Oceanus Procellarum. Один из образцов содержал новый минерал Changesite-(Y), а также интересную комбинацию минералов кремнезёма (SiO2, silica — оксид кремния (IV)).
Учёные из Китайской академии наук в работе с названием «Материя и радиация в экстремальных условиях» сравнили состав образца с другими образцами лунного и марсианского реголита.
Столкновения с астероидами и кометами на высоких скоростях вызывают ударный метаморфизм в породах Луны. Изменение температуры и давления происходит очень быстро и имеет свои особенности, включая образование полиморфных форм кремнезёма, таких как стишовит и зейфертит. Они химически идентичны кварцу, однако имеют отличную кристаллическую структуру.
Один из учёных, Вэй Ду, отметил, что, хотя поверхность Луны покрыта множеством ударных кратеров, минералы высокого давления редко встречаются в образцах. Он объяснил, что это может быть связано с нестабильностью таких минералов при высоких температурах. Поэтому те, которые образовались во время столкновений, могли претерпеть обратное превращение.
Однако фрагмент кремнезёма из образца содержит как стишовит, так и зейфертит, которые теоретически могут существовать только при гораздо более высоких давлениях, чем те, которым был подвергнут образец. Исследователи полагают, что зейфертит образовался из α-кристобалита в процессе сжатия, а затем часть образца превратилась в стишовит в результате повышения температуры.
Кроме этого, в образце миссии Chang’e-5 учёные обнаружили минерал Changesite-(Y), который является фосфатом и характеризуется бесцветными прозрачными кристаллами. Исследователи оценили параметры ударного воздействия, которые привели к образованию образца: пиковое давление составляло от 11 до 40 ГПа, а продолжительность воздействия — от 0,1 до 1,0 секунды. Исследователи также смогли оценить размеры образовавшегося кратера с помощью моделей ударных волн, которые примерно составили от 3 до 32 километров в ширину, в зависимости от угла удара.
Учёные отметили, что выбросы реголита, связанные с образцом, в основном происходят из четырёх ударных кратеров, где кратер Аристарх (Aristarchus) — самый молодой. Изучение образцов позволило сделать вывод, что фрагмент кремнезёма, содержащий зейфертит и стишовит, возможно, образовался в результате столкновения, которое привело к образованию кратера Аристарх.
Результаты исследования помогут понять, как формируется поверхность Луны и как влияют столкновения на её минеральный состав.