Земля та Місяць сьогодні виглядають дуже по-різному, але вони сформувалися в подібних умовах у космосі.
Згідно з домінуючою гіпотезою, рання Земля зазнала удару від об'єкта розміром з Марс, і саме цей гігантський удар відокремив матеріал, з якого утворився Місяць.
На відміну від Землі, Місяць не має плиткової тектоники та атмосфери, здатної змінювати його поверхню і переробляти елементи, такі як кисень, протягом мільярдів років.
Внаслідок цього Місяць зберігає записи геологічних умов, які допомогли його формуванню, і може дати вченим уявлення про світ, в якому ми живемо сьогодні.
Породи, що утворилися під час ранньої вулканічної активності на Місяці, пропонують вікно в події, які відбулися майже 4 мільярди років тому.
Вивчаючи умови, за яких утворилися місячні породи, вчені наближаються до розуміння походження нашої власної планети.
У дослідженні, опублікованому в березні 2026 року в журналі Nature Communications, наша команда фізиків і геологів вивчала ільменіт, мінерал, що складається з заліза, титану та кисню, у місячній породі, кристалізованій з давнього місячного магми.
Ми використовували сучасну електронну мікроскопію, щоб дослідити хімічний слід титану в цьому ільменіті, виявивши, що близько 15% титану має менше електричного заряду, ніж очікувалося.
Імплікації тривалентного титану
В ільменіті атом титану зазвичай втрачає чотири електрони при зв'язуванні з киснем, що призводить до позитивного заряду 4+, відомого як окислювальний номер атома.
Зразок, який ми вивчали, був зібраний під час місії Аполлон-17, і ми виявили, що деякий титану в ільменіті насправді має заряд лише 3+, що називається тривалентним титаном.
Наше вимірювання тривалентного титану підтверджує те, що геологи давно підозрювали: деякий титану в місячному ільменіті існує в нижчому зарядовому стані.
Зв'язок з ранньою хімією Місяця
Наша команда досліджувала лише один місячний зразок, але з опублікованих досліджень ми виявили більше 500 аналізів місячного ільменіту, які можуть містити тривалентний титану.
Вивчення цих зразків може розкрити нові деталі про те, як хімія Місяця варіюється в різних місцях і в різні періоди часу.
Хоча наша робота підкреслює зв'язок на основі попередніх досліджень, зв'язок між тривалентним титаном в ільменіті та доступністю кисню ще не був кількісно визначений за допомогою цілеспрямованих експериментальних даних.
Що далі?
Ці методи можуть бути використані для вивчення багатьох місячних порід, зібраних під час місій Аполлона понад 50 років тому, а також майбутніх зразків з наступних місій Артеміда або порід, зібраних з далекої сторони Місяця, які поверне в 2024 році місія Китаю Chang'e-6.
Один з членів нашої команди планує використовувати свою нову експериментальну лабораторію, щоб дослідити, як доступність кисню в магмі впливає на кількість тривалентного титану в ільменіті. Завдяки таким експериментам, які базуються на наших знахідках, ми могли б потенційно використовувати ільменіт для реконструкції історії давніх магм з Місяця.