Открытие №219 - удивительное лунное железо, или Зачем нам эта Луна

 

Fakir

BlueSkyDreamer
★★★
В образцах лунного грунта, доставленного "Луной-16", в ГЕОХИ им. Вернадского было сразу же обнаружено чистое, неокисленное, железо. Тончайшей, в одну десятую микрона, плёнкой оно покрывает почти всю поверхность крупинок реголита. Естественно, предположили, что стоит ему оказаться в земных условиях, как оно моментально окислится. Никто в общем-то не сомневался, но решили проверить: достали кусочек реголита из "космической" камеры, и оставили на воздухе. Неделя, две, месяц. четыре месяца... не окисляется!
- Не может быть, - сказал академик Виноградов, когда ему сообщили о странном поведении лунного железа. - Проверьте еще раз и найдите свою ошибку. Это же элементарно: железо, да еще в такой степени измельчённое, должно неизбежно сгорать.
Повторили... раз, другой... не окисляется!!!

Виноградов упомянул об обнаруженном эффекте в докладе на президиуме Академии. Келдыш заметил: "Если вы поймёте, как получается на Луне такое железо, и научите нас производить его в земных условиях, то это окупит все расходы на космические исследования".

К работе подключились, помимо ГЕОХИ, сотрудники Института общей и неорганической химии АН, Института геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии АН, потом - Институт металлофизики АН УССР.

Опыты многократно повторялись - вначале у нас, затем и в США.
Выяснилось, что чистое, восстановленное железо составляет тончайший слой толщиной около 20 ангстрем. Глубже - обыкновенные окислы. Американские образцы, изученные в советских лабораториях, оказались еще хитрее, слоёными: чистое железо - окислы - снова чистое железо.

Была обнаружена аналогичная неокисляемость в земных условиях также лунного титана и кремния.
Открытие было зарегистрировано в Государственном реестре открытий за №219 : "Свойство неокисляемости ультрадисперсных форм простых веществ, находящихся на поверхности космических тел".
Чистые железо, титан и кремний, доставленные с Луны, в отличие от "земных" - в земной атмосфере не окисляются.

Почему?
Стали моделировать лунные условия.
Для начала земные образцы подвергали резким перепадам температуры в вакууме. Железо восстанавливалось, но ненадолго.
Бомбардировали протонами. Железо и титан восстанавливались, кремний - нет.
Обстреляли ядрами аргона - и, наконец, получилось: и железо, и титан, и кремний не только восстановились, но и впоследствии не окислялись в атмосфере.
Выходит, лунные металлы за миллионы лет закалились солнечным ветром. Металлические же плёнки, вероятнее всего, образовывались при конденсации метеоритного вещества, возгоняющегося при ударе.

Но полной имитации лунного железа (используя в качестве образцов базальты, наиболее схожие с лунными породами) получить никак не удавалось. Главное причиной было то, что вакуум в установках моментально "загрязнялся". Удалось получить лишь ничтожное количество модельного "лунного железа".
Возникли предположения: может, всё просто? Достаточно взять чистое земное железо, и оно тоже не будет окисляться? Из сверхчистого железа сделали пластинки, отполировали. Вскоре они покрылись тончайшим слоем окислов. А лунное - всё так же не ржавело.

В точности имитировать возникновение лунных неокисляемых металлов не удалось, но метод ионной бомбардировки оказался действенным.

Наглядный эксперимент: на диске из нержавейки написали "Луна", надпись обработали ионным пучком. Затем диск поместили в пары царской водки. 15 минут - и диск весь покрылся ржавчиной, а надпись - сверкала, как ни в чём не бывало.
 

Fakir

BlueSkyDreamer
★★★


В 1979 году было зарегистрировано открытие свойства неокисляемости ультрадисперсных форм простых веществ, находящихся на поверхности космических тел, одним из авторов которого стал Олег Алексеевич Богатиков. Спрашиваю его, как это было.

– Мы исследовали лунный грунт, доставленный советскими автоматическими станциями, – рассказывает ученый. – Еще до того, как появилась такая возможность, была составлена гипотетическая карта распределения горных пород на Луне. Для этого собрали около 70 образцов основных разновидностей горных пород Земли и измерили показатель их отражательной способности – так называемый альбедо. Сравнили его с имевшимися снимками видимой стороны Луны и составили карту, предполагая, что альбедо одинаково для обеих планет. Но когда мы получили лунный грунт, выяснилось, что это не так. Разобраться помог появившийся как раз в это время новый прибор – фотоэлектронный спектрометр. Оказывается, из-за воздействия «солнечного ветра», от которого Землю защищает атмосфера, а Луна этой защиты лишена, все вещества на поверхности Луны непрерывно восстанавливаются, в то время как на Земле – окисляются. Стали изучать, как и почему это происходит, на какую глубину распространяются процессы восстановления разных металлов. Выяснили, что на поверхности Луны железо находится в нуль-валентном состоянии – практически чистый металл, поэтому и отражательная способность его совсем другая, нежели на Земле.

Надо сказать, что американцы, которые первыми доставили на Землю лунный грунт и разослали его для изучения в 50 лучших лабораторий мира, были потрясены, когда узнали об открытии советских ученых, поскольку ни одна из этих лабораторий тогда не обнаружила таких свойств. Крупнейший американский ученый Джерри Вассербург, пригласивший советских коллег выступить в Калифорнийском технологическом институте, сначала даже не поверил их фантастическим результатам. «Проверяйте, – усмехнулся в ответ Олег Богатиков, – у вас же остался лунный грунт».

Через неделю Богатиков получил телеграмму от Вассербурга: «Олег! Поздравляю! Мы повторили твои опыты – ты прав!»


– Сейчас мы опять после 10-летнего перерыва исследуем лунный грунт с помощью новых приборов, – рассказывает Олег Алексеевич. – И уже открыли 43 лунных минерала, которые тогда пропустили, поскольку они находятся в виде микроскопических наночастиц и обнаружить их можно лишь специальными приборами. Некоторые из этих лунных минералов на Земле не существуют – например, соединение железа и олова – они антагонисты, а на Луне они прекрасно уживаются. Каким образом? Просто потому, что наночастицы обладают совершенно другими свойствами. Известно, например, что частицы эти отличаются особой твердостью. Если, скажем, облучить ими трущиеся детали, те прослужат значительно дольше. На Земле тоже есть месторождения полезных ископаемых, которые сложены наночастицами. Осваивать их непросто – ведь у наночастиц абсолютно иная химия, иная физика. Но все-таки одно месторождение – Мурунтау в Узбекистане – несколько лет назад было освоено. Правда, теперь там добывают золото и платину американцы. У нас в России подобное месторождение нашли в Забайкалье – Сухой Лог. Именно за такими месторождениями будущее, потому что обычных хватит лет на 20. На повестке дня стоит вопрос разработки эффективного способа дробления и обогащения наноместорождений для выделения благородных и других металлов, ведь там есть практически все.


– А что вас удивило больше всего из того, чем вы занимались в науке?

– Луна. Никто не представлял, что под действием потока протонов – «солнечного ветра» – там происходят такие процессы. Потом мы смоделировали их в лаборатории. Взяли металлическую чушку, отполировали ее, протонной пушкой написали на ней слово «мир» и вставили на 10 минут в пары «царской водки», что по земным меркам равно приблизительно 10-летнему пребыванию чушки на воздухе. Когда вынули ее, увидели, что абсолютно все проржавело, кроме слова «мир». Удивительная вещь! Вообще Луна таит в себе еще много загадок. Сейчас мы написали книгу «Луна под микроскопом», которую надеемся выпустить к 75-летию нашего института. Теперь мы знаем, что в эволюции магматизма Земли и Луны различия колоссальные! Например, в числе лунных минералов нет ни одного минерала платиновой группы, а на Земле их шесть! Мы задумались, почему так? Может, просто их пропустили? И взяли грант под изучение рудных минералов Луны и скрупулезно исследовали образцы еще раз.
 

Fakir

BlueSkyDreamer
★★★
К сожалению, в инете информации по сабжу весьма негусто.
Хотелось бы услышать комментарии материаловедов (ну, у нас, собственно, только один, если не ошибаюсь :) ) - особенно по части применения и перспектив обработки поверхностей ионной бомбардировкой.
 
EE Татарин #01.11.2006 23:29
+
-
edit
 

Татарин

координатор
★★★☆
Офигительно интересно. Интересно было бы найти источники.
Херофобия - это иррациональный, неконтролируемый страх или тревожное переживание в момент предстоящего, а также существующего веселья. А вовсе не то, о чём Вы подумали.  
+
-
edit
 

NewPilot

опытный

Мне вспоминается некий столб из якобы метеоритного железа... В Индии штоле...
Афтомат жжот! (с)Лукьяненко. Последний дозор.  

ad2

втянувшийся

Чистое железо вообще химически более стойкое. Вероятно, под воздействием соударения с ионами выравнивается его поверхность, т.е. микронеровности. Для протекания реакции нужен какой-то локальный избыток энергии - дефект кристаллической решетки, зерно примеси, неровность с избыточной свободной энергией поверхности и т.п. Если этого нет и поверхность идеально чистая, без дефектов вплоть до наноразмеров, то такой материал будет иметь огромную по сравнению с обычным химическую стойкость, прочность и т.д. Правда и стоить он будет несравненно дороже, вот разве что на Луне его получать в естественных условиях? Возможно, это окупит содержание лунной базы (бесчеловечной, в смысле автоматической).
 
20.04.2009 17:56, kirill111: +1

MIKLE

старожил

про данный факт не в курсе, помню только что с титаном была похожая история. пока лет за сто не научились чистить, думали что очередное г. механика и пр. откровенно никакие были. что-то похожее и с другими элементами... цирконий/гафний например(прозрачность для нейтронов)...
а так да, дефекты...
Модифицированым комплексам модифицированые танки. (С) VooDoo ХАЧУУУ МАТАЦИКЛ!!!!!!  
LT Bredonosec #02.11.2006 14:29
+
-
edit
 

Bredonosec

аксакал
★★★☆
слышал про поверхностную обработку нагруженных деталей с целью более долгой службы. Причем, давно. У санина упомианлось, что шестерни первой передачи антарктических тягачей были с какой-то (забыл точно какой) обработкой поверхности, чтоб дольше служили.
упоминалось в связи с докладной запиской насчет обязательности такого жа покрытия ан вторую и третью передачи...
 

MIKLE

старожил

это не то... цементация/, азотирование, сианирование, закалка, дробестрйная обработка, накатка...
Модифицированым комплексам модифицированые танки. (С) VooDoo ХАЧУУУ МАТАЦИКЛ!!!!!!  
+
-
edit
 

valture

опытный

ну очень чистое железо как и любой
очень чистый металл гораздо более
устойчиво к коррозии из-за практического
отсутствия микрональванических пар на
поверхности .....
кроме того - под длительным воздействием
радиации кристалическая решетка
металла постепенно превращается
в аморфную фазу - в которой он
приобретает повышенную прочность
и корозийную стойкость ....
 

Fakir

BlueSkyDreamer
★★★
Так написано же чётко - пробовали сверхчистое железо, окисляется успешно. В отличие от.
А байка про индийский столб - именно что байка: и не из чистого он железа, да и ржавеет в общем-то :)
 
+
-
edit
 

AGRESSOR

литератор
★★★★★
А можно, как всегда на пальцах, объяснить, чем бы так пригодилось чистое неокисляемое железо на Земле? Оно же все равно хуже по многим параметрам, чем качественный легированная сталь, сплавы.

Зачем оно?
Трудно искать черную кошку в темной комнате, особенно если ее там нет. Это тем более глупо, если эта кошка умная, смелая и вежливая.(с) С.К.Шойгу.  
+
-
edit
 

valture

опытный

о
Прикреплённые файлы:
3.23.pdf (скачать) [226,26 кбайт, 486 загрузок] [attach=39850]
 
 
 
+
-
edit
 

AGRESSOR

литератор
★★★★★
Спасибо, valture. Правда, немного непонятно, как сверхчистое железо может оказываться устойчивым к окислению в агрессивных кислых средах.
Трудно искать черную кошку в темной комнате, особенно если ее там нет. Это тем более глупо, если эта кошка умная, смелая и вежливая.(с) С.К.Шойгу.  
+
-
edit
 

valture

опытный

Fakir> Так написано же чётко - пробовали сверхчистое железо, окисляется успешно. В отличие от.
Fakir> А байка про индийский столб - именно что байка: и не из чистого он железа, да и ржавеет в общем-то :)

там написано ... написать можно что
угодно ... опять -же индийский столб
врядли можно назвать сверхчистым ,
примеси в нем всетаки есть ...
вот когда чистота не менее 99.999 -
это да ,не то что железо , даже
цинк такой чистоты в соляной кислоте
не окисляется ...
кроме того аморфные материалы
гораздо более стойки химически ...
 
+
-
edit
 

valture

опытный

AGRESSOR> Спасибо, valture. Правда, немного непонятно, как сверхчистое железо может оказываться устойчивым к окислению в агрессивных кислых средах.

в любом сплаве хим.состав зерен и
межзерного пространства различен ,
поэтому образуются микрогальванические
пары за счет которых и идет основное
окисление , но если металл очень
чистый то этого не происходит ..
 
20.04.2009 17:59, kirill111: +1: т.н. дифференцированно аэрируемые ячейки. основа основ коррозии.
US Зверь #02.11.2006 19:17
+
-
edit
 

Зверь

опытный

Fakir> Так написано же чётко - пробовали сверхчистое железо, окисляется успешно. В отличие от.
Fakir> А байка про индийский столб - именно что байка: и не из чистого он железа, да и ржавеет в общем-то :)
Возможно речь идет о растворе газа в метале?
Для примера водород растворяеться в платине в бешенных колличествах (на память 200:1).
 
+
-
edit
 

marata

Вахтер форумный
★☆
В теме не обсуждалась проблема растворенного кислорода. С этим столкнулись при создании свинцовых и свинцово-висмутовых реакторах. Разница содержания кислорода на один порядок при уровнях содержания -7, -8 резко меняла химические свойства металла.
 

au

   
★★
Fakir:

А насчёт вот этого есть какая-то информация?
"The Russian Luna 24 mission discovered a single grain (1 × 0.6 µm) of pure molybdenum in a pyroxene fragment taken from Mare Crisium on the Moon."
 

Fakir

BlueSkyDreamer
★★★
У меня - нет. Надо с ГЕОХИ связываться, наверное.
 

au

   
★★
При случае :) А то молибден — это не железо, похитрее загадка %)
 
+
-
edit
 

foogoo

опытный

valture> цинк такой чистоты в соляной кислоте
valture> не окисляется ...
Не утерпел. Концентрированные кислоты по железной дороге возят в цистернах из обычного нелунного железа.

Алюминий вон тоже зело активный элемент, а не окисляется (про пленку знаю), если ртутью не полить.

На сколько я понял из написанного, лунное железо не столько не окисляется, сколько покрывается пленкой окисла на подобе алюминия.
(Или я неправильно понял, поправьте, если что)
 
+
-
edit
 

valture

опытный

foogoo> Не утерпел. Концентрированные кислоты по железной дороге возят в цистернах из обычного нелунного железа.
foogoo> foogoo>

в цистерны вроде какойто ингибитор
добавляют ....
 
EE Татарин #03.11.2006 02:11
+
-
edit
 

Татарин

координатор
★★★☆
foogoo> На сколько я понял из написанного, лунное железо не столько не окисляется, сколько покрывается пленкой окисла на подобе алюминия.
foogoo> (Или я неправильно понял, поправьте, если что)
Нет. Именно, что написано: чистое железо - пленка в 20А, а под ним уже - окислы.
20А - это всего с десяток атомных слоев. Кстати, логично, что оно - аморфное...
Херофобия - это иррациональный, неконтролируемый страх или тревожное переживание в момент предстоящего, а также существующего веселья. А вовсе не то, о чём Вы подумали.  
+
-
edit
 

Alex 129

координатор
★★★☆

foogoo> Не утерпел. Концентрированные кислоты по железной дороге возят в цистернах из обычного нелунного железа.

Можно мне позанудствовать? :)
Во-первых: не из железа, а из стали. А во-вторых из коррозионно-стойкой стали ;) .
Всему есть своя причина  

в начало страницы | новое
 
Поиск
Поддержка
Поддержи форум!
ЯндексЯндекс. ДеньгиХочу такую же кнопку
Настройки
Твиттер сайта
Статистика
Рейтинг@Mail.ru