Analýzy vzorků L-R a H-A získaných z částice lunárního skla I. Kredit: Chen et al. (2023), Science Advances.

Sklo čili amorfní oxid křemičitý s rozmanitými příměsemi je úžasný materiál. Obvykle spojuje tvrdost s křehkostí a průhledností a je symbolem trvanlivosti. Lidé ho vyrábějí a používají asi 4 tisíce let. Příroda to umí mnohem, mnohem déle. Díky tomu dostali vědci šanci zodpovědět zvídavou otázku, jak to vlastně ve skutečnosti je s trvanlivostí skla. Co se s ním stane, když do něj buší tvrdé kosmické záření po miliardy let?

Testování landeru a orbiteru mise čínské mise Čchang-e 5. Kredit: China News Service, Wikimedia Commons, CC BY-SA 4.0.

Kde najít takové sklo?

Ve skutečnosti je to velmi jednoduché. Stačí si pro něj zaletět na povrch Měsíce. Vyrábějí ho tam meteority, když bez odporu atmosféry plnou silou narážejí do lunárního povrchu a taví ho. Tímto způsobem vzniká měsíční sklo. Jsou to vlastně exotické vltavíny.

Oblast Mons Rümker na snímku z mise Apollo 15. Kredit: NASA, Wikimedia Commons.

Lunární sklo se nedávno dostalo do rukou čínských vědců, jako součást vzorků z oblasti lunárních dómů Mons Rümker, které dopravil na Zemi návratový modul mise Čchang-e 5. Badatelé získali 5 kousků lunárního skla o velikosti 20 až 53 mikrometrů, tedy menší než šířka lidského vlasu. Prostudovali je s využitím transmisní elektronové mikroskopie TEM a testovali jejich mechanické vlastnosti.

Následně tyto vzorky vystavili teplotě 650 °C po dobu asi 5 minut. Takové zacházení vyvolalo tání lunárního skla, čímž se vrátilo do původního stavu, tedy do podoby těsně po nárazu meteoritu, který dané sklo vytvořil. Badatelé pak mohli porovnat původní vlastnosti lunárního skla s tím, jak sklo vypadalo po miliardách let na povrchu Měsíce.

Jak to dopadlo? Miliardy let válení se po povrchu Měsíce způsobily, že se u lunárního skla o více než 70 procent, tedy značně neobvykle, zvýšil Youngův modul, čili modul pružnosti v tahu.

Obecně mají vyšší hodnotu této veličiny materiály, které potřebují k dosažení stejné deformace vyšší napětí. Obvykle se vyjadřuje v gigapascalech, u betonu má hodnotu 35 GPa, u konstrukční oceli 210 GPa a u monokrystalického diamantu 820-1250 GPa. Také se ukázalo, že sklo miliardy let zkrápěné kosmickým zářením ztvrdlo.

Poznatky získané díky čínské lunární misi by mohly přispět k vývoji nových typů vysoce odolných a stabilních materiálů pro ochranu vůči tvrdému záření, ať už na Zemi anebo v kosmickém prostoru.

Video: Chang’e-5 lunar samples extracted from the capsule

Video: How China's Chang'e-5 spacecraft will collect, return moon samples

Literatura

Phys.org 10. 11. 2023.

Science Advances online 8. 11. 2023.