Химия лунного грунта

На следующие сутки был осуществлен старт с лунной поверхности, 24 сентября возвращаемый аппарат приземлился на территории Советского Союза, и контейнер с образцами лунного грунта был передан для исследования в Академию наук СССР. Впервые в истории космонавтики с помощью автоматического аппарата удалось не только достичь поверхности Луны и произвести на ней необходимые работы, но, стартовав оттуда, успешно возвратиться на Землю.

14 февраля 1972 г. станция «Луна-20», аналогичная по конструкции станции «Луна-16», также осуществила мягкую посадку на Луну — в гористой области в 120 км к северу от места посадки «Луны-16», а затем впервые доставила на Землю грунт из «материковой» области. Образец реголита, автоматически доставленный станцией «Луна-20» и взятый впервые из труднодоступного гористого района Луны, позволил экспериментально вскрыть существенное различие составов лунных «морей» и «материков». «Материковое» вещество оказалось рыхлым разнозернистым материалом светло-серого цвета с высоким содержанием фрагментов, относящихся к породам анортозитового типа.

Анализ вещества, доставленного «Луной-20», позволил отвергнуть идею, что состав лунных «материков» тождествен составу первичного, недифференцированного вещества, каким оно было непосредственно после образования Луны из протопланетного облака. Более того, присутствие анортозитов на поверхности лунных «материков», по-видимому, свидетельствует о значительной дифференциации первичной Луны уже на очень ранней стадии ее существования.

Доставка на Землю образцов лунного грунта дала возможность детально изучить как их химический состав, так и другие характеристики — структуру, степень дисперсности, физико-механические свойства и т. д. Оказалось возможным исследовать в лабораторных условиях химический состав различных образований поверхностного слоя лунного грунта, в том числе отдельных камней и фрагментов микронного размера; изучать кристаллы различных минералов, слагающих лунные породы. Отдельно удалось проанализировать и обнаруженные в лунном грунте стеклообразные шарики, по-видимому, образовавшиеся при частичном расплавлении грунта в момент удара микрометеоритов.

Разумеется, такие тонкие и скрупулезные исследования с помощью новейших электронных микроскопов и других приборов, составляющих арсенал современной науки, можно проводить лишь на Земле в специальных лабораториях. Только в этих условиях возможно делать анализы с большой точностью и определять в исследуемых образцах химические элементы, концентрация которых составляет малые доли процента.

Результаты лабораторных анализов образцов лунного грунта, доставленных на Землю, показали, что, будучи доставленными даже из одного района Луны, они имеют заметные различия в своем составе. Однако несмотря на это, а также на более значительное отличие в составе отдельных фрагментов одного и того же образца, можно выделить ряд наиболее характерных для данного района образцов, имеющих весьма сходный химический состав, к которому близок состав и большинства других образцов данного участка.

Таблица 3

Исходя из этого, мы поместили в табл. 3 данные по химическому составу нескольких типичных образцов грунта, доставленных на Землю по программам «Аполлон» и «Луна» из «морских» и «материковых» районов. В таблице приведено соответствующее содержание в них окислов основных породообразующих элементов.

Суммарное содержание в грунте элементов, приведенных в таблице (а также фосфора, серы и хрома), обычно составляет ~99 %. В количестве от 0,1 до 0,02 % присутствуют также цирконий, барий, никель, иттрий и стронций. В еще меньших количествах обнаружены ванадий, ниобий, кобальт, медь, рубидий, углерод и другие химические элементы.

К настоящему времени на Земле имеются образцы грунта, доставленные из 9 районов Луны. Кроме того, непосредственно на поверхности Луны определен состав грунта еще в 5 районах. Поскольку районы, где проводились автоматические анализы, и места, откуда образцы доставлялись на Землю, находятся на значительных расстояниях друг от друга, трудно было ожидать простого совпадения результатов. Однако результаты лабораторных исследований образцов и автоматических измерений химического состава лунной поверхности хорошо согласуются и взаимно дополняют друг друга. Рассмотрение всей совокупности анализов позволило определить общие закономерности строения всей лунной поверхности: четкое отличие «морских» и «материковых» поверхностей, а также сходный характер образования и эволюции разных «морей» независимо от местоположения того или иного исследованного района.