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.