Ученые измерили активность кислорода в лунных и земных минералах

Сотрудники ГЕОХИ РАН и МГУ имени М.В. Ломоносова измерили активность кислорода (fO₂) в силикатных минералах — оливинах и пироксенах — из земных и лунных базальтов.Активность кислорода — наряду с температурой и давлением — один из ключевых параметров, определяющих, как плавилось и дифференцировалось планетное вещество. От него зависит состав флюидов C–O–H, которые выделяются при дегазации мантии, и соотношение CO₂ и H₂O. А это, в свою очередь, задает сценарии формирования ранних атмосфер и океанов — то есть всей дальнейшей эволюции планеты.Оценить абсолютное значение fO₂ для глубинных условий непросто. Можно либо анализировать минеральные равновесия термодинамически, либо измерять напрямую — с помощью твердотельных электрохимических ячеек. Оба пути сопряжены с трудностями: не хватает данных о свойствах минералов при высоких давлениях, модели твердых растворов неопределенны, а равновесия могут не сохраниться при подъеме пород на поверхность.Чтобы охватить максимальный диапазон условий, ученые выбрали контрастные объекты: кимберлиты Якутии (вещество с глубин 200–300 км), породы камчатской зоны субдукции (насыщенные водой и морскими осадками) и лунные брекчии из метеорита NWA 7611. Измерения велись методом двойной электрохимической ячейки при 800–1100 C. Для земных образцов соотношение Fe²/Fe³ независимо проверили методом мессбауэровской спектроскопии.Главный результат: лунные минералы показали самую низкую фугитивность кислорода среди всех изученных образцов. Это указывает на значительно более восстановительные условия в лунной мантии по сравнению с земной. Кроме того, метеорит NWA 7611, по мнению ученых, представляет более глубокие или более древние слои лунной мантии — что делает его уникальным свидетелем ранних этапов геологической истории спутника.Установка ГЕОХИ РАН на основе двух твердых электролитов доказала свою применимость для магматических пород различного генезиса. Это значит, что ее можно использовать в будущих миссиях «Луна-27/28» — уже для анализа доставленных образцов.