Российские геохимики изучили особенности инфракрасных спектров пород Луны

Сотрудники лаборатории геохимии углерода им. Э.М. Галимова Института геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского Российской академии наук (ГЕОХИ РАН) изучили особенности инфракрасных спектров смесей основных минералов лунных пород — оливинов и Ca-плагиоклазов (анортитов). Эти данные будут использованы в дальнейшем для анализа результатов измерений планируемой космической миссии «Луна-26».

Согласно общепринятой модели формирования лунной мантии и коры, в процессе фракционной кристаллизации при остывании первичного магматического океана тугоплавкие минералы, такие как оливины и пироксены, осаждались и накапливались в мантии, а легкий Ca-плагиоклаз оставался в коре. Однако в вопросе более точного определения геохимических и петрологических композиций кристаллизующегося лунного магматического океана остаются значительные неопределенности.

Одной из причин является недостаток данных о концентрации и химическом составе оливина, который считается основным минералом лунной мантии. Наблюдения с Земли обнаружили на видимой стороне Луны только два кратера — Коперник и Аристарх, — которые имеют спектральные особенности, характерные для оливина. При этом, спектральные наблюдения с Земли ограничены «окном прозрачности» земной атмосферы.

Был предпринят ряд попыток использовать в качестве геологического инструмента удаленное зондирование лунной поверхности с бортов космических аппаратов. Например, камера UVVIS на борту американского космического аппарата Clementine имела пять дискретных каналов, перекрывающих ультрафиолетовый-видимый диапазон. С ее помощью было сделано глобальные картирование Луны, что позволило провести классификацию основных типов пород. В частности, один из пиков в бассейне Южный Полюс — Эйткен (SPA) и центральные пики в пяти кратерах были идентифицированы как потенциально содержащие оливин.

Но после запуска спектрального профилографа на борту японского лунного спутника Kagya/Selene, один из кандидатов (кратер Циолковского) был классифицирован как содержащий смесь плагиоклаза и пироксена, а не чистый оливин. Это открытие спектрального профилографа продемонстрировало важность получения непрерывных спектров отражения в максимально полном спектральном диапазоне, желательно включающем все области инфракрасном спектра.

Авторы провели сравнение численных моделей, построенных с помощью CUSTEP (Biovia Materials Studio), и измерений природных образцов с применением инфракрасной спектрометрии. Для этих целей использовали Фурье-спектрометр ФТ-801 с приставкой для метода двойного прохождения.

Исследователи определили взаимосвязи состава смеси минералов лунной коры и особенностей результирующих инфракрасных спектров поглощения и отражения, рассмотрели возможности их приложения к тектоническим процессам планет земной группы, а также роль оливинов в качестве индикаторов интрузий мантийного вещества для поверхности Луны.

Ученые делают вывод о том, что характерные особенности поглощения в ближнем и среднем инфракрасном интервале могут быть использованы в качестве диагностического инструмента для оливина и других глубинных минералов при выявлении мест выхода мантийных пород на лунную поверхность.

Исследование выполнено при финансовой поддержке РНФ.

Источник: Официальный ресурс Министерства образования и науки Российской Федерации