В Китае выяснили, почему пыль на обратной стороне Луны более липкая, чем на видимой

Китайские ученые выяснили, почему пыль на обратной стороне Луны более липкая, чем на видимой. Результаты исследования образцов, собранных и привезенных «Чанъэ-6», вышли в Nature Astronomy.

С момента доставки проб исследователей интересовали специфические свойства этого реголита — его склонность к слипанию и образованию комков, что заметно отличало его от образцов с видимой стороны Луны. Для выяснения природы этой особенности провели серию экспериментов, включая тесты со статической воронкой и вращающимся барабаном, чтобы измерить угол естественного откоса материала — в механике грунтов это ключевой показатель их текучести.

Результаты показали, что у доставленных «Чанъэ-6» образцов этот параметр значительно превышает аналогичные показатели грунта с видимой стороны, что сближает его поведение со связными земными почвами.

Детальный компонентный анализ исключил магнитные силы или наличие глинистых минералов в качестве возможных причин повышенной связности (липучести). Вместо этого выявилено синергетическое взаимодействие трех видов сил между частицами — трения, сил Ван-дер-Ваальса и электростатических сил. Примечательно, что с уменьшением частиц влияние сил Ван-дер-Ваальса и электростатических сил резко увеличивается

Исследование определило критический порог размера частиц: когда значение D60 — диаметр, ниже которого находится 60% массы образца по гранулометрическому составу, — опускается ниже отметки примерно в 100 микрометров, силы Ван-дер-Ваальса и электростатические силы начинают существенно повышать связность грунта.

С помощью высокоразрешающей компьютерной томографии изучили более 290 000 отдельных частиц грунта из образцов «Чанъэ-6». Наименьшее значение D60 оказалось всего 48,4 микрометра — то есть пыль очень мелкая. И в то же время ее отличает сложная форма и острота отдельных песчинок.

«Это довольно необычно. Как правило, чем мельче частицы — тем они более округлые. Однако грунт "Чанъэ-6", несмотря на меньший размер, демонстрирует более сложную морфологию», — заметил профессор Ци Шэнвэнь из Института геологии и геофизики Китайской академии наук.

Эта аномалия может объясняться более высоким содержанием легко разрушаемых полевых шпатов в сочетании с потенциально более интенсивным космическим выветриванием на обратной стороне Луны. Взаимодействие более мелких и шероховатых частиц усиливает их прилипание друг к другу.

«Наше исследование впервые дает систематическое объяснение уникальной связности грунта «Чанъэ-6» с позиций механики сыпучих сред», — подчеркнул Ци.

Полученные выводы полезны для будущих лунных миссий, особенно для таких задач, как строительство лунных баз и использование местных ресурсов, добавил он.