Воды на Луне может быть больше, чем есть в картерах

Ученые предполагают, что замерзшая вода в кратерах на южном полюсе Луны - это не вся имеющаяся на нашем естественном спутнике вода, и она распространяется по Луне с помощью метеороидов.

Об этом рассказывают в НАСА.

Регион южного полюса Луны является домом для некоторых из наиболее экстремальных сред в солнечной системе: немыслимо холодный, плотно покрытый кратерами и там есть области, которые либо постоянно купаются в солнечном свете, либо в темноте. Именно поэтому NASA хочет отправить туда астронавтов в 2024 году в рамках своей программы Артемида.

Наиболее привлекательная особенность этого южного региона – это кратеры, некоторые из которых никогда не видят, как дневной свет достигает их дна. Причиной этого является низкий угол падения солнечного света на поверхность полюсов. Для человека, если бы он стоял на лунном южном полюсе, Солнце появилось бы на горизонте, освещая поверхность сбоку, и, таким образом, проскользило бы, прежде всего, по краям некоторых кратеров, оставляя их глубокие внутренности в тени.

Аппарат НАСА «Лунный орбитальный разведчик» (LRO) измеряет в этих кратерах самые низкие в солнечной системе температуры, которые являются следствием постоянной темноты, и поэтому известны как идеальные условия для хранения материалов, таких как вода, в течение эонов. По крайней мере, так думали ученые.

Оказывается, что несмотря на температуру, которая снижается до -233 градусов по Цельсию и, вероятно, может практически всегда содержать иней в почве, вода медленно вырывается из самого верхнего, тончайшие слоя (более тонкого, чем ширина эритроцита) поверхности Луны. Ученые НАСА сообщили об этом открытии в недавней статье в журнале «Geophysical Research Letters».

«Люди считают, что некоторые области в этих полярных кратерах просто захватили и удерживают воду, и это все», - сказал Уильям М. Фаррелл, физик плазмы из Центра космических полетов им. Годдарда в Гринбелте (штат Мэриленд), который руководил исследованием. «Но есть и частицы солнечного ветра и метеороиды, которые ударяют о поверхность, и они могут стимулировать реакции, которые обычно происходят при более высоких температурах поверхности. Это то, что не было подчеркнуто», - добавил он.

В отличие от Земли, со своей мягкой атмосферой, Луна не имеет атмосферы для защиты своей поверхности. Поэтому, когда Солнце распыляет в солнечную систему заряженные частицы, известные как солнечный ветер, некоторые из них бомбардируют поверхность Луны и поднимают молекулы воды, и те отскакивают к новым местам.

Аналогичным образом, своенравные метеороиды постоянно врезаются в поверхность и выдалбливают почву, смешанную с замороженными кусочками воды. Метеороиды могут отбросить эти частицы почвы, которые во много раз меньше, чем ширина человеческого волоса, на расстояние до 30 километров от места удара, в зависимости от размера метеороида. Частицы могут переместиться так далеко, потому что Луна имеет низкую гравитацию и не имеет воздуху, чтобы замедлять вещи: «Итак, каждый раз, когда у вас есть один из этих ударов, очень тонкий слой ледяных зерен распространяется по всей поверхности, подвергаясь действию тепла Солнца и космической среды, и в конечном итоге сублимируется или теряется в других процессах окружающей среды», - сказала Данна Херли, ученый из лаборатории прикладной физики Университета Джонса Хопкинса в Лореле, штат Мэриленд.

Хотя важно учитывать, что даже в затененных кратерах вода медленно просачивается, возможно, она также добавляется, отмечают авторы научной статьи. Ледяные кометы, которые врезаются в Луну, а также солнечный ветер, могут пополнять его как часть глобального водного цикла; это то, что ученые пытаются выяснить. Кроме того, непонятно, сколько там воды. Ученые задаются вопросами: находится ли она только в верхнем слое поверхности Луны, или же она распространена глубоко в лунной коре?

В любом случае, верхний слой днищ полярных кратеров перерабатывается в течение тысяч лет, согласно расчетам Фаррелла, Херли и их команды. Таким образом, по их оценке, незначительные пятна инея, которые ученые обнаружили на полюсах, могут иметь возраст всего 2000 лет, вместо миллионов или миллиардов лет, как некоторые могли ожидать. «Мы не можем считать эти кратеры ледяными мертвыми пятнами», - отметил Фаррелл.

По его словам, для подтверждения расчетов, будущий прибор для обнаружения водяного пара над поверхностью Луны потребует точность от одной до 10 молекул воды на кубический сантиметр, выделяемых при ударах.

Хорошие новости для будущего исследования Луны

Для будущей науки и исследований, рассеяние частиц воды может быть замечательной новостью. Это означает, что астронавтам, возможно, не придется подвергать себя и свои инструменты строгой среде затененных поверхностей кратеров, чтобы найти водно-богатую почву - они могли бы просто найти ее в солнечных районах поблизости.

«Это исследование говорит нам, что метеороиды делают часть работы для нас и транспортируют материал из самых холодных мест в некоторых из приграничных регионов, где космонавты могут получить доступ к нему с помощью марсохода на солнечной энергии, - сказала Херли. - Это также говорит нам, что то, что мы должны сделать - это попасть на поверхность одного из этих регионов и получить данные из первых рук о том, что же происходит».

Попадание на лунную поверхность значительно облегчит оценку количества воды на Луне. Потому что обнаружить воду издалека, особенно в постоянно затененных кратерах, довольно сложно. Основной метод, с помощью которого ученые находят воду - это инструменты дистанционного зондирования, которые могут определить из каких химических элементов сделанные вещи, основываясь на свете, который они отражают или поглощают. «Но для этого нужен источник света, - отметила Херли. - И, по определению, эти постоянно затененные регионы его не имеют».

Понимание водной среды на Луне

Пока астронавты НАСА не вернутся на Луну, чтобы выкопать какую-то почву, или агентство не отправит новые инструменты к поверхности, которые смогут вынюхивать блуждающие молекулы воды, теория исследовательской команды о влиянии метеороидов на окружающую среду в тени кратеров может помочь оттолкнуть некоторые тайны, окружающие Лунную воду. Благодаря исследованию ученые уже поняли, является ли вода на поверхности новой или давней, или как она может мигрировать вокруг Луны. Другое дело, удары метеороидов в дно кратеров может помочь объяснить, почему ученые находят пятна с клочками инея, разбавленным в реголите, или почве Луны, а не глыбы чистого водяного льда.

Хотя вопросов о воде предостаточно, важно помнить, как говорит Фаррел, что только в последнее десятилетие ученые нашли доказательства того, что Луна - это не сухой, мертвый камень, как многие предполагали. Аппарат LRO, с его тысячами облетами вокруг Луны и 1 петабайт возвращенных научных данных (эквивалент около 200 тысячам полнометражных фильмов высокой четкости, транслируемых в Интернете), сыграл важную роль. Так же, как Спутник наблюдения и зондирования лунных кратеров (LCROSS), который обнаружил замерзшую воду после целенаправленного падения в кратер Кабеус в 2009 году и высвобождения материала со дна кратера, содержащего воду.

«Мы подозревали, что на полюсах была вода и наверняка узнали об этом от LCROSS, но теперь у нас есть доказательства того, что вода в есть средних широтах, - говорит Фаррел. - Мы также имеем доказательства того, что вода поступает от микрометеороидних ударов, и мы имеем измерения инея. Но, вопрос в том, как связаны все эти источники воды?»

На этот вопрос Фаррел и его коллеги готовы ответить так, как никогда ранее, отметили в НАСА.

Читайте еще интересные новости о космосе.