راز زنگ‌زدگی ماه؛ ردپای اکسیژن زمین در هماتیت‌های قطبی

کشف هماتیت بر سطح ماه برای دانشمندان شگفت‌آور بود، زیرا این ماده معدنی حاصل اکسیداسیون آهن است؛ فرآیندی که نیازمند اکسیژن است. در حالی‌که ماه فاقد جو و اکسیژن کافی است و به‌طور مداوم در معرض باد خورشیدی سرشار از هیدروژن قرار دارد. هیدروژن یک عامل کاهنده است که اکسیداسیون را مهار می‌کند، بنابراین وجود هماتیت در ماه معمای بزرگی محسوب می‌شد.

به گزارش gsxr و به نقل از ساینس‌آلرت، پژوهشگران دانشگاه علوم و فناوری ماکائو به سرپرستی «شیاندی زنگ» با شبیه‌سازی آزمایشگاهی به سرنخی تازه دست یافتند. آنان نشان دادند که اکسیژن‌های پرانرژی که از جو زمین به‌وسیله دم مغناطیسی (magnetotail) به ماه می‌رسند، عامل اصلی اکسیداسیون آهن و تشکیل هماتیت هستند. در زمان بدر، ماه در سایه زمین قرار می‌گیرد و حدود ۹۹ درصد باد خورشیدی مسدود می‌شود. در همین دوره، ماه به‌مدت تقریبی پنج روز با بارش یون‌های اکسیژن زمین مواجه است، شرایطی ایده‌آل برای زنگ‌زدگی.

در آزمایش‌ها، یون‌های اکسیژن بر مواد معدنی غنی از آهن همچون پیروکسن، الیوین، ایلمنیت، ترولیت و یک شهاب‌سنگ آهنی شلیک شدند. نتایج نشان داد که اکسیژن توانایی اکسید کردن آهن فلزی، ایلمنیت و ترولیت را دارد، اما بر سیلیکات‌های آهن‌دار مانند پیروکسن و الیوین تأثیر چندانی ندارد. این یافته‌ها ثابت می‌کند که فرآیند اکسیداسیون انتخابی است و بیشترین اثر روی آهن فلزی دیده می‌شود.

 

از سوی دیگر، محققان بررسی کردند آیا بازگشت باد خورشیدی می‌تواند این اکسیداسیون را معکوس کند یا نه. شلیک یون‌های هیدروژن با انرژی بالا توانست هماتیت را به عقب برگرداند، اما یون‌های کم‌انرژی شبیه باد خورشیدی چنین اثری نداشتند. بنابراین باد خورشیدی قادر نیست روند زنگ‌زدگی ناشی از اکسیژن زمین را خنثی کند. همین موضوع توضیح می‌دهد چرا هماتیت بیشتر در نزدیکی قطب‌های ماه متمرکز است؛ جایی‌که دم مغناطیسی زمین یون‌های اکسیژن را هدایت می‌کند و در عین حال بسیاری از یون‌های هیدروژن منحرف می‌شوند.

همچنین، وجود آب در نزدیکی هماتیت ماه که پیش‌تر معما بود، توضیح تازه‌ای یافت. آزمایش‌ها نشان دادند هنگام کاهش هماتیت با هیدروژن، اکسیژن جداشده از آهن با هیدروژن ترکیب و آب تولید می‌کند. بنابراین بخشی از آب یافت‌شده در اطراف هماتیت ماه می‌تواند محصول جانبی این فرآیند باشد.

این یافته‌ها نه‌تنها ماهیت شیمیایی سطح ماه را روشن‌تر می‌کند بلکه احتمال ثبت تاریخ اکسیژن زمین در سنگ‌های ماه را نیز مطرح می‌سازد؛ تاریخی که به رویداد بزرگ اکسیداسیون حدود ۲/۴ میلیارد سال پیش بازمی‌گردد. مأموریت‌های فضایی تازه همچون «چاندرایان-۳» و «چانگ‌ای-۷» می‌توانند فرصت‌های ارزشمندی برای بررسی بیشتر این پدیده فراهم کنند.