Новости химической науки > Есть ли вода в лунных морях?

Была ли вода на Луне в момент ее формирования? Результаты новой работы геохимиков из США, основанные на распределении изотопов хлора в лунных скальных породах [1] позволяют предположить, что на молодой Луне воды либо не было, либо ее было куда меньше, чем было заявлено сравнительно недавно.

Есть ли вода в лунных морях, нет ли воды в лунных морях?

Зак Шарп (Zach Sharp) из Университета Нью Мексико в Альбукерке подчеркивает, что результаты работы его исследовательской группы больше касаются скальных пород, находящихся внутри Луны, а не на ее поверхности – вода на поверхности Луны могла появиться за счет кометных бомбардировок, осесть с космической пылью или образоваться в результате протонной бомбардировки с солнечным ветром.

Тем не менее, две опубликованные ранее в этом году работ [2,3] утверждали, что вода присутствовала в момент образования лунных горных пород.

Исследования Шарпа связаны с соотношением двух стабильных изотопов хлора в лунных горных породах – изотопов ³⁷Cl и ³⁵Cl. Как поясняет Шарп, на Земле распределение этих изотопов гомогенно и различается не более, чем на 0.1 % даже для образцов, извлеченных из различных участков земной коры.

Исследователь объясняет такую гомогенность тем, что магма или лава, формировавшая скальные породы земной коры, содержала большое количество воды, в которой производные хлора хорошо растворимы – предполагается, что в условиях формирования скальных пород хлор выделяется в виде газообразного хлороводорода. С одной стороны, связь H-Cl гораздо прочнее, чем связь хлора с элементами, входящими в состав магмы, поэтому первоначально образуется хлороводород, содержащий ³⁷Cl (это связано с тем, что химическая связь, образованная более тяжелым химическим изотопом прочнее – это первичный кинетический изотопный эффект); однако более легкий и быстрый H–³⁵Cl более активно теряется земной корой, переходя в парообразное состояние. Два эффекта взаимно компенсируют друг друга, что и обуславливает одинаковый изотопный состав хлора, как оставшегося в скальных породах земной коры, так и уходящего из нее в виде HCl.

Изучение образцов лунного грунта, доставленных на Землю экспедициями Аполлона, показало, что в них наблюдается различное соотношение ³⁷Cl и ³⁵Cl, при этом большая часть образцов была обогащена изотопом ³⁷Cl по сравнению с образцами из земной коры. Шарп подчеркивает, что для исследователей такое соотношение изотопов хлора было шоком, и они несколько раз перепроверили результаты анализа. Как полагает Шарп, единственное объяснение наблюдаемым результатам заключается в том, что лунная магма была безводна.

Если при охлаждении и кристаллизации магмы молодой Луны в формирующейся Луне не было водорода (в форме воды), хлор должен был покидать лунную кору в виде хлоридов металлов, в которых прочность связывания с металлами такая же, как прочность связывания хлора с компонентами магмы. Шарп заявляет, что в безводных/безводородных условиях исчезает движущая сила, обуславливающая потерю ³⁷Cl магмой Луны исчезает, и благодаря меньшей массе и большей подвижности в первую очередь лунную магму покидал ³⁵Cl. Исследователь добавляет, что предложенная гипотеза также согласуется с наблюдавшимися отложениями солей металлов на поверхности лунных скал.

Стив Можцсис (Steve Mojzsis), геохимик из Университета Колорадо отмечает, что выводы Шарпа согласуются с предположениями о формировании Луны, выглядят достоверными, а результаты, полученные другими исследователями, являются результатом «обводнения» Луны за счет внешних источников, хотя и подчеркивает, что в настоящее время доказать или опровергнуть отсутствие или наличие воды в лунной коре практически невозможно.

Источники: [1] Science, 2010, DOI: 10.1126/science.1192606; [2] Nature, 2010, DOI: 10.1038/nature09274; [3] Proc. Natl. Acad. Sci. USA, (2010) 107, 11223; DOI:10.1073/pnas.1006677107

метки статьи: #аналитическая химия, #космохимия, #неорганическая химия, #физическая химия