На солнечной стороне Луны обнаружена вода

С помощью обсерватории SOFIA впервые подтверждено наличие воды на освещенной солнцем поверхности Луны.

Это открытие указывает на то, что вода может распределяться по лунной поверхности, а не ограничиваться холодными, затененными местами, говорится в пресс-релизе НАСА.

SOFIA (Стратосферная обсерватория для инфракрасной астрономии) обнаружила молекулы воды (H2O) в кратере Клавиус, одном из крупнейших кратеров, видимых с Земли, расположенном в Южном полушарии Луны. Предыдущие наблюдения за поверхностью Луны обнаружили какое-то соединение с водородом, но не смогли различить воду от ее близкого химического родственника, гидроксила (ОН). Данные с этого места указывают на воду в концентрациях от 100 до 412 частей на миллион, что примерно эквивалентно содержания 350-миллилитровой бутылки с водой, попавшей на кубический метр почвы, распределенной по лунной поверхности. Результаты исследования были опубликованы в последнем выпуске журнала "Nature Astronomy".

"У нас были указания на то, что H2O -- знакомая нам вода -- может присутствовать на солнечной стороне Луны", -- сказал Пол Герц, директор Отдела астрофизики Управленич научной миссии в штаб-квартире NASA в Вашингтоне. "Теперь мы знаем, что она есть. Это открытие бросает вызов нашему пониманию лунной поверхности и ставит интригующие вопросы о ресурсах, необходимых для исследования глубокого космоса".

Для сравнения, пустыня Сахара имеет в 100 раз больше воды, чем обнаружила SOFIA в лунном грунте. Несмотря на небольшое количество, открытие ставит новые вопросы о том, как образуется вода и как она сохраняется на жесткой безвоздушной лунной поверхности.

Вода является ценным ресурсом в глубоком космосе и ключевым ингредиентом жизни, той жизни, какой мы ее знаем. Еще предстоит определить, является ли вода, которую нашла SOFIA, легкодоступной для использования в качестве ресурса. По программе НАСА "Артемида" агентство стремится узнать все возможное о наличии воды на Луне к отправке первой женщины и потом мужчины на лунную поверхность в 2024 году, и установления постоянного человеческого присутствия там к концу десятилетия.

Результаты SOFIA опираются на годы предыдущих исследований, изучавших наличие воды на Луне. Когда астронавты «Аполлона» впервые вернулись с Луны в 1969 году, считалось, что она абсолютно сухая. Орбитальные и ударные миссии за последние 20 лет, такие как Космический аппарат для наблюдения и зондирования лунных кратеров НАСА, подтвердили наличие льда в постоянно затемненных кратерах вокруг полюсов Луны. Между тем, несколько космических аппаратов миссии Кассини и миссии Глубокий кометный удар, как и миссии Индийской организации космических исследований "Чандраяан-1", и наземный Инфракрасный телескоп НАСА, широко осмотрели поверхность Луны и обнаружили доказательства гидратации в более солнечных регионах. Однако, эти миссии не смогли окончательно отличить форму соединения -- или H2O, или OH.

"До наблюдений SOFIA мы знали, что есть какая-то гидратация", - сказала Кейси Хоннибол, ведущий автор, которая опубликовала результаты своей дипломной работы в Гавайском университете в Маноа в Гонолулу. "Но мы не знали, сколько на самом деле молекул воды - это, как столько, сколько мы выпиваем в день, или что-то более похожее на водоотвод".

SOFIA предложила новый способ наблюдения за Луной. Пролетая на высоте до 13 700 метров, этот модифицированный реактивный лайнер Boeing 747SP с телескопом диаметром 106 дюймов достигает высоты над 99% водяного пара в земной атмосфере, чтобы получить более четкое представление о инфракрасный Вселенной. Используя Инфракрасную камеру для тусклых объектов (FORCAST), SOFIA смогла подобрать специфическую длину волны, уникальную для молекул воды, в 6,1 мкм, и обнаружила относительно удивительную ее концентрацию в озаренном солнцем кратере Клавиус.

"Без густой атмосферы, вода на освещенной солнцем лунной поверхности просто бы терялась в космос", - сказал Хоннибол, который сейчас является докторантом Центра космических полетов "Годдард" НАСА в Гринбелте, штат Мэриленд. "Но, каким-то образом мы ее видим. Что-то генерирует воду, и что-то должно ее удерживать".

Несколько сил могут принимать участие в доставке или образовании этой воды. Микрометеориты, падающие на лунную поверхность, неся небольшое количество воды, могут откладывать воду на лунной поверхности при ударе. Другая возможность -- может существовать двухступенчатый процесс, когда солнечный ветер доставляет водород на лунную поверхность и вызывает химическую реакцию с минералами, содержащими кислород, в почве, создавая гидроксил. В то же время, излучение от бомбардировки микрометеоритами может превращать этот гидроксил в воду.

То, как вода затем накапливается -- также ставит некоторые интригующие вопросы. Вода может попасть в крошечные бисероподобные структуры в почве, которые формируются в результате сильного нагрева, создаваемого микрометеоритными ударами. Другая возможность заключается в том, что вода может быть спрятана между зернами лунного грунта и защищена от солнечного света -- что потенциально может сделать ее немного доступнее, чем вода, содержащаяся в бисероподобных структурах.

Для миссии, предназначенной для наблюдений за дальними тусклыми объектами, такими как черные дыры, звездные скопления и галактики, прожектор SOFIA отошел от своих дел, нацелившись на ближайшего и самого яркого соседа Земли. Операторы телескопов обычно используют направляющую камеру для отслеживания звезд, держа телескоп стабильно зафиксированным на цели наблюдения. Но Луна настолько близка и яркая, что заполняет все поле зрения камеры-ориентира. Когда не было видно звезд, было непонятно, может ли телескоп надежно отслеживать Луну. Чтобы определить это, в августе 2018 года операторы решили попробовать сделать тестовое наблюдение.

"Фактически, это было впервые, как SOFIA рассматривала Луну, и мы даже не были полностью уверены, получим ли достоверные данные, но вопросы о лунной воде заставили нас попробовать", - сказал Насим Рангвала, научный сотрудник проекта SOFIA из Исследовательского центра Эймса НАСА в Силиконовой долине в Калифорнии. "Невероятно, что это открытие стало результатом того, что по сути было тестом, и теперь, когда мы знаем, что можем это делать, мы планируем больше полетов для осуществления большего количества наблюдений".

Дальнейшие рейсы SOFIA будут искать воду в дополнительных местах, освещенных солнцем, и также во время различных лунных фаз, чтобы узнать больше о том, как вода образуется, хранится и перемещается по Луне. Полученные данные будут использованы в будущих лунных миссиях, таких как Ровер полярного исследования летучих веществ НАСА (VIPER), для создания первых карт водных ресурсов Луны для будущего освоения космоса человеком.

В том же номере "Nature Astronomy" ученые опубликовали статью, указав с помощью теоретического моделирования и данных Лунного разведывательного орбитального аппарата НАСА на то, что вода может содержаться в небольшой тени, где температуры остаются ниже нуля, на большей части Луны, чем ожидалось до настоящего времени.

"Вода является ценным ресурсом как для научных целей, так и для использования нашими исследователями", - сказал Джейкоб Бличер, главный научный сотрудник Управления миссии НАСА по исследованиям и действиям человека. "Если мы сможем использовать ресурсы на Луне, то мы сможем брать меньше воды и больше оборудования, чтобы помочь сделать новые научные открытия".

Читайте еще интересные новости о космосе.