Księżycowa rdza

Rdza jest złożona z tlenków oraz wodorotlenków żelaza na różnych stopniach utlenienia: na drugim oraz trzecim. Jednym z jej składników jest Fe2O3, występujący również w minerale zwanym hematytem. Jest to materiał barwy czerwonawej (której rdza zawdzięcza swój intensywny, charakterystyczny kolor).

Okazało się, że tlenek żelaza jest obecny nie tylko na Ziemim czy na Marsie. Ale m.in. na Księżycu. Atmosfera ziemskiego satelity, nie dość, że jest skąpa, to niemal nie zawiera tlenu (śladowe ilości). A przecież to tlen jest składnikiem niezbędnym do przekształcenia się pierwiastkowego (metalicznego) żelaza w jego tlenek, jakim jest hematyt.

Skąd więc Fe2O3 na Księżycu?
Obecność tlenku żelaza (III) stwierdzono w obszarze biegunów Srebrnego Globu. Aby powstała rdza, potrzebujemy wody oraz tlenu (w czystej wodzie proces ten jest bardzo powolny). W rejonie biegunów Księżyca obecne są pewne ilości wody. Co ciekawe, ilość utworzonego Fe2O3 jest większa po stronie, którą satelita jest zwrócony w stronę Ziemi. Fakt ten stoi po stronie przypuszczeń, wg których pewna ilość tlenu jest przenoszona z atmosfery ziemskiej na powierzchnię Księżyca. Tlen docierając do zawierających wodę rejonów Księżyca utlenia obecne tam metaliczne żelazo.

Tlen pochodzi z Ziemi i dociera do powierzchni Księżyca, niesiony tam przez pole magnetyczne naszej planety. Tzw. ogon magnetyczny Ziemi przenosi pewne ilości O2 do wątłej atmosfery Księżyca. Ale też pełni inną funkcję w procesie powstawania Fe2O3: czasowo osłania Księżyc przed działaniem wodoru niesionego wraz z wiatrem słonecznym (w niektórych momentach cyklu orbitalnego). Bo wodór jest reduktorem i utrudniałby tworzenie się wysoko utlenionych związków żelaza. Dlatego istnieją przedziały czasowe, gdy do Księżyca dociera tlen, jak i również ogon magnetyczny Ziemi utrudnia docieranie tam redukującego wodoru. Wtedy prawdopodobnie tworzy się tlenek żelaza. Spójrzmy na reakcje chemiczne, jakie towarzyszą powstawaniu rdzy (a dokładniej: Fe2O3):
W warunkach tlenowych anodą jest metaliczne żelazo, a katodą cząsteczka tlenu (załóżmy neutralne, obojętne środowisko reakcji):

(A) Fe -> Fe2+ + 2e-
(K) 2H2O + O2 + 4e- -> 4OH-

Następnie jony Fe2+ wraz z jonami OH- tworzą osad (trudnorozpuszczalny w wodzie): Fe2+ + 2OH- -> Fe(OH)2
Cząsteczka wodorotlenku żelaza II (nie jest jeszcze rdzawa, ma kolor blado zielonkawy) łatwo utlenia się tlenem cząsteczkowym do uwodnionego tlenku żelaza III: 4Fe(OH)2 + O2 -> 2Fe2O3*H2O + 2H2O

Powstały tlenek jest “luźnym” (acz stechiometrycznym) połączeniem wody z tlenkiem żelaza III. W pewnych warunkach rozkłada się do nieuwodnionego Fe2O3. Ale to tylko jedna z dróg korozji żelaza. Reakcję utleniania żelaza można dla lepszego zrozumienia istoty przemiany zilustrować mocno uproszczonym równaniem:

4Fe + 3O2 -> 2Fe2O3

Planowana przez NASA na rok 2024 misja Artemis może przyczynić się do zbadania pochodzenia hematytu. Analiza próbek materiału może potwierdzić lub wykluczyć ziemskie pochodzenie tlenu, który współtworzy tamtejszy Fe2O3. A więc pomoże ocenić czy Ziemia rzeczywiście przyczyniła się do stopniowego rdzewienia Srebrnego Globu.

Planetary Scientists Surprised to Find the Moon Rusting – Now They've Found  the Likely Culprit

Może Ci się również spodoba

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany.