Ученые Китая раскрыли загадку липкого лунного грунта с обратной стороны Луны
Китайским ученым удалось раскрыть тайну необычно высокого сцепления лунного грунта, доставленного миссией «Чанъэ-6» с обратной стороны Луны. Свойства грунта, который оказался липким и образовывал комки, отличали его от образцов, собранных на видимой стороне Луны, и привлекли пристальное внимание исследователей после успешного завершения миссии в 2024 году.
Это интригующее наблюдение побудило исследовательскую группу под руководством Института геологии и геофизики Китайской академии наук провести всестороннее расследование. Их выводы были опубликованы в последнем номере журнала Nature Astronomy.
Чтобы выяснить причину этой особенности, команда провела серию экспериментов, включая тесты с фиксированной воронкой и барабанные тесты, чтобы измерить угол естественного откоса грунта «Чанъэ-6». Этот угол служит ключевым показателем текучести сыпучих материалов. Результаты показали, что грунт «Чанъэ-6» демонстрирует значительно более высокий угол естественного откоса по сравнению с образцами с видимой стороны, что делает его свойства более похожими на свойства связных земных грунтов.
Детальный компонентный анализ исключил магнитные силы или наличие глинистых минералов в качестве причин повышенной связности. Вместо этого исследователи идентифицировали синергетическое взаимодействие трех сил между частицами: трения, сил Ван-дер-Ваальса и электростатических сил. Влияние сил Ван-дер-Ваальса и электростатических сил становится особенно заметным, когда частицы грунта более мелкие.
Исследование установило критический «порог размера частиц»: когда значение D60, диаметр, ниже которого 60 процентов массы образца грунта состоит из более мелких частиц, опускается ниже примерно 100 микрометров, силы Ван-дер-Ваальса и электростатические силы существенно усиливают сцепление грунта.
С помощью высокоразрешающей КТ-томографии команда проанализировала более 290 000 отдельных частиц грунта из образцов «Чанъэ-6». Они обнаружили, что грунт «Чанъэ-6» имеет наименьшее значение D60, всего 48,4 микрометра, что указывает на значительно более мелкие частицы. Эти частицы также демонстрировали более сложную форму и меньшую сферичность по сравнению с образцами с видимой стороны.
«Это довольно необычно, — отметил профессор Ци Шэнвэнь из Института геологии и геофизики. — Обычно более мелкие частицы имеют тенденцию быть более сферическими. Однако грунт «Чанъэ-6», несмотря на меньший размер, обладает частицами более сложной формы».
Исследователи предполагают, что эта аномалия может быть следствием более высокого содержания легко разрушаемых минералов полевого шпата в сочетании с потенциально более сильными эффектами космического выветривания на обратной стороне Луны. Взаимодействие более мелких и шероховатых частиц усиливает межчастичные силы, что приводит к наблюдаемому высокому сцеплению.
«Это исследование впервые дает систематическое объяснение особенностей поведения грунта «Чанъэ-6» с точки зрения механики сыпучих сред», — подчеркнул Ци.
Полученные знания считаются критически важными для будущих лунных исследовательских миссий, особенно для таких видов деятельности, как строительство лунных баз и использование местных ресурсов, где необходимо тщательное понимание свойств грунта, добавил Ци.
В 2024 году «Чанъэ-6» вошла в историю, доставив на Землю 1935,3 грамма образцов с обратной стороны Луны. Эти образцы были собраны в бассейне Южный полюс — Эйткен, самом большом, глубоком и древнем ударном бассейне на Луне.