Ha rozsdás bolygóra gondolunk, valószínűleg a vöröses színű Mars ugrik be először, amelynek a felszínén található vas az ősi vízzel és oxigénnel kölcsönhatva alakította ki a bolygó ikonikus színezetét. Meglepő eredményekkel zárult azonban egy friss kutatás: rozsdásodik a levegőtlen Hold is.
A Science Advances nemzetközi tudományos lapban megjelent friss tanulmányban az Indiai Űrkutatási Szervezet (angol rövidítése ISRO) Chandrayaan-1 keringőegység adatait vizsgálják. A kutatást vezető Shuai Li (University of Hawaii) gondosan áttanulmányozta a vizet és számos ásványt feltérképező keringőegység M3 (Moon Mineralogy Mapper) mérési adatait. A víz a kőzetekkel kölcsönhatva különféle ásványokat alakít ki. Az M3 spektrumokat (avagy a felszínről visszaverődő fényt) rögzített, amelyek megmutatták, hogy a Hold sarkvidékein egészen eltérő összetételű felszíntakaró található.
Li emiatt a sarkvidékekre koncentrált a kutatásukban. A Hold felszínén bőven találunk vasban gazdag kőzeteket, legnagyobb meglepetésére azonban a hematit spektrumára erősen hasonlító jeleket talált. Ez az ásvány egyfajta vas-oxid, más néven rozsda, ami akkor keletkezik, ha a vas oxigénnel és vízzel kölcsönhatásba lép. A Holdon azonban se oxigén, se folyékony víz nincsen, honnan jöhet a rozsda?
Fémes rejtély
A rejtély a Földet és a Holdat is hidrogénnel bombázó napszéllel kezdődik, amelyet a Napból kiáramló töltött részecskék árama alkot. A hidrogén jelenléte miatt a hematit nehezebben tud kialakulni, ugyanis redukálószer, vagyis elektronokat ad át a vele kölcsönható anyagoknak. Ez épp az ellentéte annak, ami a hematit kialakulásához kell: a vas rozsdásodásához oxidálószerre van szükség, amely elektronokat von el a kölcsönhatás során. A Földet a mágneses mező védi a napszélből származó hidrogéntől, a Holdat viszont nem.
A kutatást vezető Li szerint a Hold rettenetes hely a hematit kialakulásához, a jelenleg fennálló körülmények között nem létezhetne. Nem kizárható azonban, hogy a víz kölcsönhatásai miatt többféle ásvány lehet a felszínén, mint korábban gondoltuk. A pólusokról készített spektrumok pedig alaposabb kivizsgálás után is megerősítették, hogy valóban hematitra bukkantak.
Három kulcsfontosságú összetevő
Tanulmányukban háromágú modellel magyarázzák, hogyan alakulhat ki rozsda a holdi környezetben. Kezdetben, bár a Holdnak nincsen légköre, nyomokban található rajta oxigén; ennek pedig nem más, mint a mi Földünk a forrása. A Föld mágneses tere úgy követi a bolygónkat, mint egy szélzsák. A japán Kaguya keringőegység 2007-ben figyelte meg, hogy a Föld felső légköri rétegéből oxigén kerülhet erre a mágneses „farkincára” (magnetotail), és megteheti a 384 400 km-es Föld-Hold távolságot.
A fenti felfedezés illeszkedik az új M3 adatokhoz, miszerint a Hold felénk forduló oldalán több hematit van, mint az átellenesen. Ebből arra következtethetünk, hogy a Hold rozsdásodását a Földről átszökő oxigén okozhatja. Mivel kísérőnk évmilliárdok óta folyamatosan távolodik tőlünk, az is lehetséges, hogy annak idején, amikor még a két égitest közelebb volt egymáshoz, a mostaninál jóval több oxigén került át a Holdra.
A korábban említett, napszélből származó hidrogén problémája azonban még fennáll. Mivel a hidrogén redukálószer, meg kellene akadályoznia az oxidációt. Megoldásként a Föld mágneses tere lép itt is színre. Az oxigén szállításán túl a Hold pályájának bizonyos szakaszain (amikor épp telihold van) a napszél 99%-át blokkolja, így vannak olyan időablakok, amikor a felszín rozsdásodhat.
A kirakó harmadik eleme a víz. Bár a Hold java része csontszáraz, a Hold túloldalán levő árnyékos kráterekben vízjég gyűlhet össze. A hematitot viszont ettől a jégtől messzire fedezték fel, így a friss tanulmány inkább a holdfelszínen talált vízmolekulákkal foglalkozik. Li feltevése szerint a Holdra rendszeresen záporozó, gyorsan mozgó porszemcsék kilökhetik ezeket a felszínhez tapadt vízmolekulákat, amelyek így el tudnak keveredni a felszíntakaróban levő vassal. A becsapódásokkal járó hő megemelheti az oxidációs rátát, illetve maguk a porszemcsék is szállíthatnak magukkal vízmolekulákat, bejuttatva őket a felszínbe a vashoz. A megfelelő pillanatokban, azaz, amikor a Holdat a Föld mágneses tere védi a napszéltől, és oxigén is jelen van, beindulhat a rozsdásodás kémiai folyamata.
Ahhoz, hogy részletesen megismerjük a holdkőzetek és a víz kölcsönhatását, több mérési adatra van szükség. További mérések egy másik kérdést is segíthetnek megválaszolni: vajon hogyan alakul ki a Hold túlsó oldalán is kis mennyiségű hematit, ha oda nem ér el a Földről szökött oxigén? Majdnem 50 évvel az Apollo leszállásai után ismét nő az érdeklődés a Hold iránt, 2021-től kezdve a NASA több tucat új eszközt tervez indítani, 2024-ben pedig ismét emberes küldetések kezdődhetnek az Artemis programban.
A kutatásban bemutatott modell más légkör nélküli égitestek, például aszteroidák esetén is segíthet megmagyarázni a hematit jelenlétét.
Forrás: NASA JPL
