Des scientifiques clarifient les origines du fer métallique lunaire

Dans une étude publiée dans Astronomie naturelleLes professeurs Shen Laiquan, Bai Haiyang et al. du groupe du professeur Wang Weihua à l’Institut de physique de l’Académie chinoise des sciences ont clarifié les effets respectifs de l’irradiation et les impacts sur la formation de nanoparticules de fer métallique (npFe⁰).

S’appuyant sur des observations précises de billes de verre renvoyées par la mission Chang’e-5, ils ont montré que la formation de petits et grands npFe⁰ avec des effets optiques distincts, est contrôlé indépendamment par l’irradiation du vent solaire et les impacts de micrométéorites.

npFe⁰ sont largement répartis sur la lune et leur accumulation modifie le spectre optique de la surface lunaire au fil du temps. La façon dont la couleur de la surface change dépend en grande partie de la taille du npFe⁰:npFe plus petit⁰ rougir les spectres de réflectance, tandis que le npFe plus grand⁰ provoquer un assombrissement.

Les variations de couleur qui en résultent compliquent grandement les études de télédétection, posant des énigmes à long terme aux astronomes. De plus, l’origine du npFe⁰ de différentes tailles n’était pas bien comprise avant cette étude.

npFe⁰ sont connus comme des produits de l’altération spatiale, qui comprend les deux principaux agents : les impacts de micrométéorites et l’irradiation par le vent solaire. Pourtant, les rôles spécifiques de ces deux agents dans la formation de npFe de différentes tailles⁰ Ces phénomènes sont restés flous, ce qui a entravé notre compréhension des variations de couleur de la surface lunaire ou des astéroïdes dans des environnements spatiaux complexes.

“Nous avons découvert que les billes de verre présentes dans le sol lunaire de Chang’e-5 peuvent préserver des particules de fer de différentes tailles, d’environ 1 nanomètre à 1 micromètre”, a déclaré le professeur Bai.

“Il est généralement difficile de distinguer le npFe⁰ d’origines différentes observées ensemble dans des échantillons uniques. Ici, nous avons utilisé la fonction de rotation des billes de verre à impact pour distinguer clairement le npFe⁰ formé avant et après la solidification des billes de verre hôtes.

Dans cette étude, les scientifiques ont découvert de nombreux grands npFe discrets⁰de quelques dizaines de nanomètres, qui ont tendance à se concentrer vers les extrémités des billes de verre. Cet effet de concentration peut provoquer des npFe ultra-larges⁰ dépasser des extrémités.

Une telle caractéristique est tout à fait cohérente avec le phénomène de migration qui se produit dans les gouttelettes de formation de verre en rotation déclenchées par des impacts à hypervitesse. Dans de tels scénarios, Fe0 avec une densité plus élevée que la matrice migre vers les extrémités entraînées par les forces centrifuges, indiquant que ces gros npFe⁰ ont été formés dans des fusions dérivées d’un impact avant que les billes de verre ne se solidifient.

En revanche, ils ont également identifié de petits npFe abondants⁰de plusieurs nanomètres de taille, peuplant de manière dense les surfaces des billes de verre. Ces petits npFe⁰ présentent des caractéristiques de distribution similaires aux dommages aux vésicules induits par l’irradiation.

Dans le sens de la profondeur des billes de verre, les deux petits npFe⁰ et les vésicules diminuent progressivement en taille et en abondance, correspondant à la quantité décroissante d’ions du vent solaire implantés à mesure que la profondeur augmente.

De plus, lorsque la taille des grains lunaires est inférieure à deux fois la profondeur de pénétration des ions du vent solaire, de petits npFe⁰ peut remplir complètement les minuscules grains. Ces résultats soulignent que l’irradiation du vent solaire est le principal facteur de la petite quantité de npFe observée⁰.

L’étude démontre que l’irradiation du vent solaire et les impacts de micrométéorites jouent tous deux des rôles importants mais distincts dans le npFe⁰ formation. La croissance indépendante des petits et grands npFe⁰ Les résultats révélés par cette recherche correspondent bien à de nombreuses mesures de télédétection, fournissant des informations précieuses pour comprendre et prédire les propriétés optiques des corps sans air exposés à différents environnements spatiaux.