Der Mond gilt seit der Apollo-Ära als extrem reduktiv, wie aus dem niedrigen Eisengehalt in Mondproben aus den 1970er Jahren hervorgeht. Darüber hinaus war es lange ein Rätsel, ob auf dem Mond eine große Menge Eisen (III) existiert und wie es entsteht.
Kürzlich jedoch hat ein Forschungsteam unter der Leitung von Profs. Xu Yigang und He Hongping vom Guangzhou Institute of Geochemistry der Chinesischen Akademie der Wissenschaften haben entdeckt, dass ein hoher Eisen(III)-Gehalt in agglutiniertem Glas aus Mondboden vorhanden ist, der von der chinesischen Chang’e-5-Mission zurückgebracht wurde.
Das Eisen (III) wurde aus einer Ladungsdisproportionierungsreaktion von Eisen (II) in mikrometeoroiden Aufprallprozessen gebildet. Diese Enthüllung hat das bisherige Wissen über die Form, den Inhalt und die Entwicklung des Mondeisens in Frage gestellt.
Die Studie wurde veröffentlicht in Naturastronomie.
Um die Eisenkonzentration in winzigen Agglutinatpartikeln (~100 μm) abzuschätzen, die bei Mikrometeoriteneinschlägen gebildet wurden, beobachteten die Forscher die Oberflächenmorphologie der Partikel mit Rasterelektronenmikroskopie.
Sie beprobten eine Folie im Mikrometerbereich mit einem fokussierten Ionenstrahl und untersuchten sie dann mit hochauflösender Transmissionselektronenmikroskopie (HRTEM) und Elektronenenergieverlustspektroskopie (EELS). Die Ergebnisse zeigten, dass eine große Menge von Kugeln aus metallischem Eisen (npFe0) in der Nanophase zufällig in dem Agglutinatglas mit hohem Eisen(III)-Gehalt dispergiert war.
Die Wissenschaftler schätzten die dreidimensionale Verteilung von Eisenspezies mit verschiedenen Valenzen mithilfe von EELS-basierter Elektronentomographie-Technologie. „Basierend auf den quantitativen Ergebnissen schlugen wir vor, dass das Eisen (III) und etwa 63 % des gesamten npFe0 aus der Ladungsdisproportionierungsreaktion während Mikrometeoriteneinschlägen gebildet wurden, während der Rest des npFe0 durch Sonnenwindeinstrahlung gebildet wurde“, sagte Prof. He.
Die Forscher folgerten, dass die neu entdeckte Ladungsdisproportionierungsreaktion auf dem Mond abläuft, während Mikrometeoriten die Mondoberfläche bombardieren. „Die wiederholten Einschläge von Mikrometeoroiden auf der Mondoberfläche deuten darauf hin, dass der durch den Aufprall verursachte Eisengehalt zunehmend zunimmt“, sagte Prof. Xu.
„Der im Agglutinatglas entdeckte hohe Gehalt an Eisen(III) stellt jedoch keinen oxidierten Mond dar, da die Ladungsdisproportionierungsreaktion keinen zusätzlichen Sauerstoff in den Mond einführt oder Elektronen aus dem Mond entfernt Die Eisenvalenz könnte Aufschluss über die umweltbedingte Entwicklung der Oberfläche von luftlosen Körpern geben“, fügte Prof. Xu hinzu.
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Hongping He, Allgegenwärtiger und fortschreitend steigender Eisengehalt auf den Mondoberflächen, der durch die Chang’e-5-Probe enthüllt wurde, Naturastronomie (2023). DOI: 10.1038/s41550-022-01855-0. www.nature.com/articles/s41550-022-01855-0