Учеными лаборатории геохимии Луны и планет Института геохимии и аналитической химии им. В. И. Вернадского (ГЕОХИ) РАН исследованы механизмы имплантации (захвата) и накопления гелия и других инертных газов солнечного ветра в минералах лунного реголита. Летучие компоненты в лунном грунте на современном этапе освоения Луны рассматриваются в качестве наиболее ценных лунных ресурсов, потребность в которых будет только возрастать. Они необходимы для жизнеобеспечения, для создания ракетного топлива на месте, и для использования в различных технологических процессах. В состав полезных летучих компонентов входят и инертные газы солнечного ветра. Результаты опубликованы в Advances in Geochemistry, Analytical Chemistry, and Planetary Sciences.

Содержание имплантированного гелия в разных минералах реголита в зависимости от химического состава и разнообразия дефектов кристаллической решетки может изменяться до трех порядков и более. Самыми низкими концентрациями имплантированного гелия характеризуются ударные и вулканические стекла и главный породообразующий минерал лунных материковых пород – плагиоклаз анортит и битовнит, а самой высокой концентрацией – главный рудный минерал морских базальтов – ильменит. Он же является главным рудным минералом титана на Луне. Содержание ильменита в лунных морских базальтах может изменяться от 1 до 20 %, такие базальты называются низкотитанистыми или высокотитанистыми. По данным спектральной дистанционной съемки с космических аппаратов процентное содержание TiO₂ в лунном реголите отражает распределение ильменита в лунных базальтовых морях и в материковых породах. Избирательное обогащение лунного реголита солнечным гелием в зависимости от минерального состава приводит к неоднородному региональному распределению месторождений изотопов гелия на Луне.

В результате исследования была изучена концентрация и распределение изотопов гелия в различных типах лунных пород: в низкотитанистых и высокотитанистых морских базальтах и в материковых анортозитах, образцы которых были доставлены из разных районов Луны советскими автоматическими станциями и пилотируемыми экспедициями Аполлон. На основе спектральной карты распределения основных типов лунных пород были выделены пять основных категорий месторождений гелия в различных геологических комплексах, отличающихся разным валовым минеральным составом реголита и подстилающих пород, разным содержанием гелия и разной толщиной рыхлого слоя реголита. Месторождения с максимальным содержанием относятся к наиболее богатой I категории. Большинство запасов имплантированного гелия в этой категории сконцентрировано в двух самых крупных месторождениях, расположенных в Море Спокойствия и в Океане Бурь. Общие прогнозные запасы на всей поверхности Луны составляют около 1,3 млн тонн изотопагелия-3 и около 3,6 млрд тонн гелия-4. Запасы в самых богатых месторождениях I и II категорий, которые представляют наибольший практический интерес, сконцентрированы на относительно небольшой площади и оцениваются в сумме около 210 тыс. тонн гелия-3 и около 560 млн тонн гелия-4.

Исследования выполнены при финансовой поддержке Минобрнауки России и РНФ.

Источник: ГЕОХИ РАН.