Реголіт

Реголі́т (від  — «ковдра» та  — «камінь») — являє собою шар пухких, неоднорідних поверхневих накопичень, що покривають тверду породу.

Загальний опис Реголіт включає пил, ґрунт, поруйновані скельні гірські породи та інші супутні матеріали та присутні на Землі, Місяці, Марсі, деяких астероїдах та інших земних планетах та місяцях. Зокрема, місячний ґрунт, різнозернистий уламковий-пиловий шар крупністю від мікрометрів до міліметрів. Сягає товщини в кілька десятків метрів.

Назву «реголіт» найчастіше застосовують до місячного ґрунту. Проте вона застосовна і до матеріалів, що покривають поверхні інших безатмосферних планет і супутників (наприклад Меркурія, Деймоса), а також астероїдів. Називають реголітом і марсіанський ґрунтEncyclopedia of the Solar System / T. Spohn, D. Breuer, T. Johnson. — 3. — Elsevier, 2014. — P. 284, 344. — ISBN 9780124160347..

Реголіт Землі Реголіт Землі включає такі різновиди та компоненти: Ґрунт; Алювій та інший транспортований покрив, у тому числі транспортований еоловими, льодовиковими, морськими та гравітаційними процесами; «Сапроліт», як правило, поділяється на верхній сапроліт: повністю окиснена корінна порода; нижній сапроліт: хімічно відновлена і частково вивітрена гірська порода; сапрок: тріщинувата скельна порода з вивітрюванням. Вулканічний попіл і лавовий потік, які перемішані з неконсолідованим матеріалом; Дурікруст, утворений цементуванням ґрунтів, сапроліту та транспортованого матеріалу глини, силікати, оксиди заліза та оксигідроксиди, карбонати і сульфати, а також менш поширені агенти, стійкі до атмосферних впливів та ерозі; Підземні води- і водні відкладені солі; Біота та органічні компоненти, отримані з неї.

Товщина реголіту може варіюватися від його практичної відсутності до сотень метрів. Його вік може варіюватися від миттєвого (для попелу або щойно відкладеного алювію) до сотень мільйонів років (реголіт докембрійського віку зустрічається в Австралії)C. Ollier 1992 «Стародавні форми рельєфу». Белхавен..

Реголіт на Землі походить від вивітрювання і біоти. Найвищу частину реголіту, яка зазвичай містить значну органічну речовину, умовно називають ґрунтом .Наявність реголіту є одним із важливих факторів для більшості життя, оскільки деякі рослини можуть рости на твердих каменях або всередині них, а тварини не зможуть заритися або побудувати притулок без сипучого матеріалу.

Реголіт також важливий для інженерів, які будують будівлі, дороги та інші будівельні роботи. Механічні властивості реголіту значно відрізняються, і їх потрібно задокументувати, щоб конструкція була стійкою.

Реголіт може містити багато родовищ корисних копалин, наприклад мінеральні піски, уранову руду та поклади латеритного нікелю, серед інших. В інших місцях розуміння властивостей реголіту, особливо геохімічного складу, має вирішальне значення для геохімічних та геофізичних розвідок на родовища корисних копалин під нимL. K. Kauranne, R. Salminen, & K. Eriksson 1992 Геохімія дослідження реголіту в арктичних та помірних рельєфах. ElsevierC. Р. М. Батт 1992 «Геохімія розвідки реголітів у тропічних і субтропічних рельєфах». Elsevier. Реголіт також є важливим джерелом будівельного матеріалу, включаючи пісок, гравій, щебінь, вапно та гіпс.

Реголіт — це зона, через яку водоносні горизонти поповнюються і через яку відбувається скидання водоносного горизонту. Багато водоносних горизонтів, таких як алювіальні водоносні горизонти, повністю залягають у межах реголіту. Склад реголіту також може сильно впливати на склад води через наявність солей і кислотоутворюючих матеріалів.

Місячний реголіт Реголіт виникає в результаті дроблення, перемішування і спікання місячних порід під час ударів метеоритів, зокрема мікрометеоритів. Складається з уламків різних місячних порід, мінералів та склуватих речовин, іноді брекчійованих, а також фрагментів метеоритів. Частка метеоритної речовини в реголіті зазвичай менша за 2 %. Унаслідок дії сонячного вітру реголіт насичений нейтральними газами.

Товщина реголіту на Місяці — від часток метра до десятків метрів. Типове значення в морях — перші метри, на материках — порядку 10 метрів (наслідок більшого віку поверхні і, відповідно, довшого впливу метеоритного бомбардування). Нижче лежить шар менш подрібнених порід товщиною до кількох кілометрів, який називають мегареголітом (megaregolith)Hiesinger H., Jaumann R. The Moon // Encyclopedia of the Solar System / T. Spohn, D. Breuer, T. Johnson. — 3. — Elsevier, 2014. — P. 499, 517—518. — ISBN 9780124160347..

Середня пористість реголіту в шарі товщиною 15 см — 50 %. Верхній шар реголіту має густину і витримує навантаження до . Але вже на глибині в декілька дм густина і тривкість реголіту суттєво збільшуються. За механічною структурою аналогічними є поверхневі шари ґрунту Марса і Меркурія. Теплопровідність реголіту дуже низька — приблизно в 10 разів менша, ніж у повітря. Тому шар реголіту відіграє роль термостата — вже на глибині 1 м невідчутні температурні коливання, які на поверхні Місяця складають близько 300 °C.

Реголіт покриває майже всю поверхню Місяця. Цей реголіт сформувався за останні 4,6 мільярда років від впливу великих і малих метеоритів у т. ч. мікрометеоритів, сонячного вітру і галактичних заряджених частинок. Їх дія обумовила руйнування верхніх шарів породи.

Швидкість мікрометеоритів досягає іноді більш ніж 96 000 км/год, удар генерує досить тепла, щоб розплавити або частково випарувати тверду речовину. Це плавлення і повторне замерзання утворює зварні шви між частинками, в результаті утворюються склоподібні, з нерівними краями аглютинатиаглютинати — у вулканології спечені в щільну кам'яну масу скупчення вулканічних шлаків, бомб, лапілей та попелу, що заповнюють жерло вулкану, які нагадують тектити, знайдені на Землі.

Шар місячного реголіту зазвичай становить від 4 до 5 м в районах морів і від 10 до 15 м у старих районах високогір'я. Нижче цього істинного реголіту є область дроблених корінних порід, які часто називають «мегареголіт» (megaregolith).

Густина місячного реголіту в місці приземлення «Аполлон-15» досягала середніх значень приблизно 1,35 г/см3 для верхніх 30 см, а на глибині 60 см густина реголіту сягала приблизно 1,85 г/см3.

Фізичні й оптичні властивості місячного ґрунту змінюються внаслідок процесу, відомого як космічне вивітрювання.

Можливе використання in situ Є різні міркування щодо можливого використання реголіту. Найважливіші складові реголіту — ільменіт, аглютинати, вулканічне скло. Ільменіт і шпінель можуть бути джерелом кисню, а разом із захопленим із сонячного вітру воднем вони можуть забезпечити одержання води.

Інший компонент сонячного вітру — гелій-3 (3Не) розглядається як потенційне ядерне паливо. За деякими оцінками, за температури 700 °C з реголіту виділяються водень, гелій і 20—30 % азоту і вуглець. Отже, одержавши тонну 3Не внаслідок нагрівання реголіту до 700 °C, додатково можна отримати 6300 т водню, 700 т азоту та 1600 т вуглецю. Існують дані, що в районі місячних морів вміст гелію-3 у верхньому шарі реголіту завтовшки три метри достатній для енергозабезпечення Землі протягом тисячі роківTaylor L. A. Helium-3 on the Moon for energy generation: abundances and recovery // 3rd Int. Conf. Explor. and Util. Moon and 28th Vernadsky — Brown Microsymp. Comp. Planetol., Moscow, Oct. 11-14, 1998: Abstr. Pap. — Moscow, 1998. — Р. 43. В травні 2025 року американський стартап Interlune, за підтримки NASA, спільно з виробником промислового обладнання Vermeer, представив повномасштабний прототип екскаватора для видобутку гелію-3 з поверхні Місяця. Механізм розрахований на виїмку до 100 т місячного ґрунту на годинуВиглядає вражаюче. Космічний стартап представив прототип екскаватора для видобутку гелію-3 з Місяця. 26.05.2025, 21:30.

В аглютинатах є самородне залізо, у троїліті — сірка, а на часточках ґрунту накопичуються леткі хлор, натрій, цинк і сірка. Встановлено, що верхній шар реголіту потужністю 2 м містить близько 8·109 т водню, 1,5·1010 т вуглецю і 8·109 т азоту. Крім того, з реголіту і гірських порід Місяця можна одержати такі будівельні матеріали, як цемент, бетон, кераміку і конструкції зі скла. Ці матеріали спроможні забезпечити тепловий і радіаційний захист, міцність конструкцій та їхню інертність.

Науковці з Китаю знайшли воду у зразках місячного ґрунту, доставлених на Землю місією Чан'е-5 у грудні 2020 року. У зразку місячного ґрунту міститься 120 мільйонних часток води, яка здебільшого зʼявилася в ньому завдяки сонячному вітру. Ці зразки ґрунту масою 1,731 кг зібрали 1 грудня 2020 року в північній частині Океану БурIn situ detection of water on the Moon by the Chang'E-5 lander.

Елементний склад місячного реголіту (у %) Елемент Морський реголіт Материковий реголіт Реголіт окремих басейнів Ca 7,9 10,7 7,7 Mg 5,8 4,6 6,1 Fe 13,2 4,9 3,7 Al 6,8 13,3 9,8 Ti 3,1 0 0 Si 20,4 21,0 21,8 O 41,3 44,6 43,3 S 0,1 0,072 0,076 K 0,1 0,073 0,24 Na 0,3 0,48 0,38

Магнітні властивості Магнітні властивості місячного реголіту, також як і магнітні властивості земних порід, визначаються мінералогічним складом, розміром зерен зразка і попередньою історією породи. У місячному реголіті головним феромагнітним мінералом є металеве залізо (воно ж є основним носієм залишкової намагніченості), головний парамагнетичний мінерал — піроксен (за рахунок невеликої кількості іонів закісного заліза — Fe2+), місячні антиферомагнетики (які стають сильно парамагнітними тільки при дуже низьких температурах) — ільменіт (FeTiO3) і молекула FeSiO3 в піроксенах. Таким чином, оскільки головний магнітний мінерал усіх місячних зразків — це майже чисте залізо, остільки більшість температур точок Кюрі укладаються в інтервал 750—770 °C. Поява камасітової фази (АРЄ° з 5—10 % Тш) призводить до зниження точки Кюрі до 600—700 °C; поява тенітової фази (Fe ° з 30—40 % Ni) — до зниження до 200—300 °C.

Магнітні характеристики місячних порід і реголіту, виміряні при кімнатній температурі. Первинні материкові породи, де вміст Fe ° вище, ніж у базальтах, володіють і підвищеною намагніченістю насичення (Js). Морські базальти, де вміст Fe2+ вище, ніж у материкових породах, мають і більшу парамагнітну сприйнятливість (χp). Для місячного реголіту загальний вміст металевого заліза грубо однаково (0,5—0,6 мас. %) для всіх місць посадок місій «Аполлон», у той час як зміст Fe2+ різко різні. Тому парамагнітні властивості реголіту, як і його первинних порід, залежать від регіональної геологічної ситуації; величина χp морського реголіту, як і морських базальтів, майже вдвічі вище величини χp материкового реголіту. І для морського і для материкового реголіту найбільші варіації магнітних характеристик пов'язані зі зміною місцевої геологічної ситуації, точніше з варіаціями ступеня зрілості реголіту. Збільшення ступеня зрілості реголіту означає збільшення часу його експозиції на поверхні, а значить і більший ступінь переработанности ударними подіями, при яких відбувається відновлення Fe2+ скла до Fe °. Чим більш зрілим стає реголіт, тим вище в ньому величина відношення Fe°/Fe2+, тим вище його намагніченість насичення. Чим більш зрілий реголіт, тим більш полога крива залежності величини відношення Jrs/Js від коерцитивної здатності, що трактується як збільшення розмірів частинок металевого заліза при дозріванні реголіту.

Електрофізичні властивості Електрофізичні властивості реголіту дуже близькі до властивостей його земних аналогів: і ті й інші — хороші діелектрики. Відносна діелектрична проникність (ε), тангенси кута діелектричних втрат (tgΔ) і питомий електричний опір (ρ) ґрунту й аналогів досліджувалися у вакуумі й атмосфері гелію при частотах від 105 до 12·106 Гц.