Реголит

Эта статья находится в стадии проработки и развития, в одной из её версий выборочно используется текст из источника, распространяемого под свободной лицензией
Материал из энциклопедии Руниверсалис

Реголи́т (от др.-греч. ῥῆγος — «одеяло» и др.-греч. λίθος — «камень») — остаточный грунт, являющийся продуктом космического выветривания породы на месте[1].

В настоящее время этим термином чаще всего называют поверхностный слой сыпучего лунного грунта.

История термина

След калоши ботинка Б. Олдрина на реголите (Аполлон-11)

Термин «реголит» впервые применил американский геолог Г. П. Меррил[2] в 1897 году. Он дал ему такое определение[3]:

Реголит — все поверхностные рыхлые образования, представляющие верхние слои земной поверхности: гумусовые почвы, аллювий, продукты выветривания пород, каковы латерит, эоловые отложения, осыпи склонов, ледниковые отложения и т. д.

Современный термин реголит чаще всего применяется по отношению к лунному грунту, означая[4]

несцементированный продукт дробления и переотложения лунных пород, сплошным чехлом покрывающий поверхность Луны. Реголит состоит из обломков лунных пород и минералов размером от пылевых частиц до нескольких метров в поперечнике, стёкол, литифицированных брекчий, фрагментов метеоритов и т. д.

Термин также применим и к материалам, покрывающим и поверхности других небольших безатмосферных планет и спутников (например Меркурия, Деймоса), а также астероидов[⇨]. Реголит возникает в результате дробления, перемешивания и спекания лунных пород при падениях метеоритов и микрометеоритов в условиях вакуума и ничем не ослабленного космического излучения. По радиоизотопам было установлено, что некоторые обломки на поверхности реголита находились на одном и том же месте десятки и сотни миллионов лет.

Лунный реголит

Состав

Лунный грунт, доставленный экипажем Аполлона-11 (подарок СССР от США), Музей космонавтики
Проба лунного грунта № 10005, сделанная миссией «Аполлон-11»[5][6]

Неслоистый, рыхлый, разнозернистый обломочно-пылевой слой, достигающий толщины нескольких десятков метров. Состоит из обломков изверженных пород, минералов, стекла, метеоритов и брекчий ударно-взрывного происхождения, сцементированных стеклом[7][8][9].

По гранулометрическому составу относится к пылеватым пескам (основная масса частиц имеет размер 0,03—1 мм). Цвет тёмно-серый, до чёрного, с включениями крупных частиц, имеющих зеркальный блеск. Частицы грунта обладают высокой слипаемостью из-за отсутствия окисной плёнки на их поверхности и высокой электризации. Кроме того, лунная пыль легко поднимается вверх от ударных воздействий и хорошо прилипает к поверхности твёрдых тел, что доставляло много неудобств участникам экспедиций «Аполлон». По утверждению Армстронга, Олдрина и профессора В. Ф. Скотта[10], в земной атмосфере реголит имеет характерный запах гари и отстрелянных пистонов.

А. П. Виноградов выделяет в реголите два типа частиц: угловатые, похожие на только что раздроблённую породу, и преобладающие окатанные частицы со следами оплавления и спекания. Многие из них остеклованы и похожи на стеклянные и металлические капли. По минеральному составу реголита установлено, что лунные моря сложены преимущественно базальтами, а среди пород материков преобладают анортозиты и их разновидности. Для реголита обоих типов характерно присутствие частиц металлического железа.

Цвет лунного реголита

Цвета на Луне в основном определяются вариациями содержания железа и титана. Морские регионы имеют низкий коэффициент отражения, потому что они содержат относительно высокое количество оксида железа (FeO). Некоторые морские базальты содержат необычно высокую концентрацию оксида титана (TiO2) в дополнение к оксиду железа, что делает отражательную способность ещё ниже. TiO2 также сдвигает цвет морей от красного к синему.

[11]

Нил Армстронг о цвете лунного грунта[12][13]:

Когда вы смотрите на грунт вблизи или в руке, вы обнаруживаете, что на самом деле он угольно-серый, и мы особо не могли найти ничего отличного от этого цвета.

Образцы лунного реголита (Хабаровский краевой музей имени Н. И. Гродекова)
Брекчия с зеленоватым оттенком, обнаруженная миссией Аполлон-15[14]. Анализы, сделанные позже на Земле, показали, что она содержит много стекла с высоким содержанием окиси магния.

Состав основных пород лунного реголита

Состав основных пород лунного реголита[15]

Название Класс Формула
Ильменит Титанистый железняк FeTiO3
Оливин Железомагниевый силикат (Mg, Fe)2[SiO4]
Анортит Алюмосиликат кальция Ca[Al2Si2O8]
Пироксен Щелочные силикаты R2[Si2O6], где R — Na, Ca

Элементный состав лунного реголита (в %)

Элемент Морской реголит Материковый реголит Реголит отдельных бассейнов
Ca 7,9 10,7 7,7
Mg 5,8 4,6 6,1
Fe 13,2 4,9 3,7
Al 6,8 13,3 9,8
Ti 3,1 0 0
Si 20,4 21,0 21,8
O 41,3 44,6 43,3
S 0,1 0,072 0,076
K 0,1 0,073 0,24
Na 0,3 0,48 0,38

Исследования показали, что, несмотря на схожесть с некоторыми земными грунтами, реголит имеет свойства, не характерные для грунтов. В пробах реголита, доставленных «Луной-16» и экспедициями «Аполлон» были обнаружены силикатные стекловидные частицы в форме капли или правильных шариков диаметром 0,05-5 мкм и 40-480 мкм. Они не встречаются в земных грунтах.

[16].

Доставка лунного реголита

Реголит под колёсами Лунного автомобиля

Первое инструментальное определение плотности и прочности поверхностного слоя реголита было осуществлено советской автоматической станцией «Луна-13» 24—31 декабря 1966 года[10].

Впервые лунный грунт был доставлен на Землю экипажем космического корабля «Аполлон-11» в июле 1969 года в количестве 21,7 кг. В ходе лунных миссий по программе Аполлон всего на Землю было доставлено 382 кг лунного грунта[17]. Исследованием грунта, привезённого «Аполлонами», занималась Миртл Бачелдер[18].

Автоматическая станция «Луна-16» доставила 101 г грунта 24 сентября 1970 года (уже после экспедиций Аполлон-11 и Аполлон-12).

«Луна-16», «Луна-20» и «Луна-24» доставили грунт из трёх районов Луны: Моря Изобилия, материкового района вблизи кратера Амегино и Моря Кризисов в количестве 324 г, и он был передан в ГЕОХИ РАН для исследования и хранения[19][20][21].

16 декабря 2020 года китайский космический аппарат «Чанъэ-5» доставил на Землю 1731 грамм лунного грунта[22]. После проведённых двухгодичных исследований доставленного лунного грунта Китайское национальное космическое агентство и Управление по атомной энергии Китая (CAEA) сообщили об открытии нового, шестого по счёту, минерала, обнаруженного людьми на Луне — он был назван чанъэзит-(Y) (англ. changesite-(Y), «камень Чанъэ»). Китай стал третьей страной в мире, открывшей новый лунный минерал, отнесённый к разряду фосфатных[23].

С 1969 года проводятся международные конференции по лунному грунту. Первая называлась «Apollo Conference», потом, когда появились образцы «Луны-16», конференции стали называть «Lunar Science Conference», а с 1978 они называются «Lunar and Planetary Science Conference»[24]. Сводка ссылок на работы по лунному грунту содержит более 3700 научных работ[25][26].

Биологическое применение

Исследования Лаборатории космических растений (США) 2021 года показали, что в лунном реголите, увлажнённом 12,5%-й средой Мурасиге — Скугга можно выращивать земные растения: по крайней мере, в этой смеси прорастает и растёт резуховидка Таля, хотя её рост и происходит тяжелее, чем в земной почве[27][28].

Реголит астероидов

Астероид Итокава.
Поверхность астероида Эроса с расстояния 250 м.

Астероиды имеют особый реголит отличный от лунного. NEAR Shoemaker стал первым искусственным спутником астероида, и первым искусственным объектом, совершившим мягкую посадку на астероид в 2001 году, снимки поверхности астероида Эроса, сделанные им, являются первыми детальными изображениями реголита астероида. По пути к Эросу аппарат NEAR Shoemaker также исследовал астероид Матильда. Японская миссия Хаябуса предоставила четкие изображения реголита на астероиде Итокава, это самый маленький астероид исследованный с близкого расстояния. Европейский зонд «Розетта» исследовал астероид Лютеция в 2010 году, около северного полюса астероида имеется необычный слой реголита, который течет в виде оползней, связанных с изменениями альбедо астероида[29].

Было осуществлено три программы по доставке реголита астероидов на Землю[30]. Японские станции «Хаябуса» с астероида Итокава в 2010 году, «Хаябуса-2» c Рюгу в 2018 году и американская миссия OSIRIS-REx c Бенну в 2023 году.

См. также

Примечания

  1. Томкеев С. И. Regolith — реголит // Петрологический Англо-русский толковый словарь. Т. 2. М.: Мир, 1986. С. 157.
  2. Merril G. P. A treatise on rocks, rock weathering and soils. New York: Macmillan P. 299.
  3. Цит. по Левинсон-Лессинг Ф. Ю., Струве Э. А. Петрографический словарь. Л.;М.: Геол-развед. изв-во, 1932. С. 328.
  4. Реголит // Петрографический словарь / ред. В. П. Петров, О. А. Богатиков, Р. П. Петров. М.: Недра, 1981. C. 351.
  5. NASA. Lunar Core Photographs of Sample 10005. Дата обращения: 10 октября 2017. Архивировано 10 октября 2017 года.
  6. «THE APOLLO 11 DRIVE TUBES», Dissection and description by Judith H. Allton. NASA (1978). Дата обращения: 10 октября 2017. Архивировано 10 февраля 2017 года.
  7. Слюта, 2014.
  8. Зелёный, 2017.
  9. Карташов, 2016.
  10. 10,0 10,1 И. И. Черкасов, В. В. Шварев. Грунт Луны. М. «Наука», 1975.
  11. Color of the Moon. Официальный сайт НАСА. 2010-10-10 Архивная копия от 24 июня 2017 на Wayback Machine.
  12. BBC. Интервью Нила Армстронга Патрику Муру (1970). Дата обращения: 17 октября 2017. Архивировано 30 ноября 2017 года.
  13. Telegraph Media Group Limited. Sir Patrick Moore interviews Neil Armstrong in 1970. Дата обращения: 17 октября 2017. Архивировано 4 июля 2017 года.
  14. The Green Boulder at Station 6a. Apollo Lunar Surface Journal. NASA (1995) Архивная копия от 11 октября 2017 на Wayback Machine.
  15. Космонавтика. Состав основных пород лунного реголита.. Дата обращения: 29 августа 2009. Архивировано 12 февраля 2010 года.
  16. Черкасова Л. И.. «Исследования грунтов Луны. История и перспективы». Вестник МГСУ. 2011, № 5. с. 303
  17. Astromaterials Curation at NASA JSC Архивная копия от 28 октября 2020 на Wayback Machine.
  18. Каталог лунных образцов на сайте Lunar and Planetary Institute. Хьюстон Архивная копия от 24 сентября 2017 на Wayback Machine.
  19. М. А. Назаров//Лунные породы. ГЕОХИ РАН. 1999(?) Архивная копия от 29 сентября 2017 на Wayback Machine.
  20. Лунный грунт Архивная копия от 3 октября 2009 на Wayback Machine.
  21. Кудрявцева Е., Этингоф Ю.. «Чего ждут ученые от новой порции лунного грунта». «Огонёк», журнал. 14 декабря 2020 года. Официальный сайт РАН ras.ru.
  22. В КНР успешно приземлилась капсула с образцами лунного грунта. Дата обращения: 16 декабря 2020. Архивировано 16 декабря 2020 года.
  23. На Луне найден новый минерал. Что в нем особенного. Эксперты назвали его «камень Чанъэ». https://www.rbc.ru (9 сентября 2022). Дата обращения: 20 сентября 2022. Архивировано 20 сентября 2022 года.
  24. Архив аннотаций конференций с 1971 по 2017 год Архивная копия от 29 августа 2017 на Wayback Machine.
  25. Сводка ссылок на научные публикации по лунному грунту. Lunar and Planetary Institute. Хьюстон Архивная копия от 12 февраля 2017 на Wayback Machine.
  26. Young, 2017.
  27. Теперь у нас есть доказательство того, что растения могут расти в лунном грунте Архивная копия от 14 мая 2022 на Wayback Machine // Astronews
  28. Plants grown in Apollo lunar regolith present stress-associated transcriptomes that inform prospects for lunar exploration Архивная копия от 15 мая 2022 на Wayback Machine // «Communication Biology», 12 мая 2022 (англ.)
  29. (2011) «Images of Asteroid 21 Lutetia: A Remnant Planetesimal from the Early Solar System». Science 334 (6055): 487–490. doi:10.1126/science.1207325. PMID 22034428. Bibcode2011Sci...334..487S.
  30. Возвращаемая капсула с грунтом астероида Бенну прибыла на Землю. В ближайший месяц грунт извлекут из капсулы для исследований. Дата обращения: 25 сентября 2023. Архивировано 27 сентября 2023 года.

Литература

В хронологическом порядке:

Ссылки