На сонячній стороні Місяця виявлено воду

За допомогою обсерваторії SOFIA вперше підтверджено наявність води на освітленій сонцем поверхні Місяця.

Це відкриття вказує на те, що вода може розподілятися по місячній поверхні, а не обмежуватися холодними, затіненими місцями, йдеться в прес-релізі НАСА.

SOFIA (Стратосферна обсерваторія для інфрачервоної астрономії) виявила молекули води (H2O) у кратері Клавіус, одному з найбільших кратерів, видимих із Землі, розташованому в південній півкулі Місяця. Попередні спостереження за поверхнею Місяця виявили якусь сполуку із воднем, але не змогли розрізнити воду від її близького хімічного родича, гідроксила (ОН). Дані з цього місця вказують на воду в концентраціях від 100 до 412 частин на мільйон, що приблизно еквівалентно вмісту 350-мілілітрової пляшки з водою, яка потрапила на кубічний метр ґрунту, розподіленого по місячній поверхні. Результати дослідження були опубліковані в останньому випуску журналу "Nature Astronomy".

"Ми мали вказівки на те, що H2O -- знайома нам вода -- може бути присутньою на сонячній стороні Місяця", - сказав Пол Герц, директор Відділу астрофізики Управління наукової місії в штаб-квартирі NASA у Вашингтоні. "Тепер ми знаємо, що вона є. Це відкриття кидає виклик нашому розумінню місячної поверхні і ставить інтригуючі питання щодо ресурсів, необхідних для дослідження глибокого космосу".

Для порівняння, пустеля Сахара має в 100 разів більше води, ніж виявила SOFIA в місячному ґрунті. Незважаючи на невелику кількість, відкриття ставить нові питання про те, як утворюється вода і як вона зберігається на жорсткій безповітряній місячній поверхні.

Вода є цінним ресурсом у глибокому космосі та ключовим інгредієнтом життя, того життя, яким ми його знаємо. Ще належить визначити, чи є вода, яку знайшла SOFIA, легкодоступною для використання у якості ресурсу. За програмою НАСА "Артеміда" агентство прагне дізнатися все можливе про наявність води на Місяці до відправлення першої жінки та потім чоловіка на місячну поверхню у 2024 році, і встановлення постійної людської присутності там до кінця десятиліття.

Результати SOFIA спираються на роки попередніх досліджень, що вивчали наявність води на Місяці. Коли астронавти «Аполлона» вперше повернулися з Місяця у 1969 році, вважалося, що він є абсолютно сухим. Орбітальні та ударні місії за останні 20 років, такі як Космічний апарат для спостереження і зондування місячних кратерів НАСА, підтвердили наявність льоду в постійно затемнених кратерах навколо полюсів Місяця. Тим часом, кілька космічних апаратів, включаючи місію Кассіні та місію Глибокий кометний удар, так як і місію Індійської організації космічних досліджень "Чандраяан-1", і наземний Інфрачервоний телескоп НАСА широко оглянули поверхню Місяця і виявили докази гідратації в більш сонячних регіонах. Проте, ці місії не змогли остаточно відрізнити форму сполуки - або H2O, або OH.

"До спостережень SOFIA ми знали, що є якась гідратація", - сказала Кейсі Хоннібол, провідний автор, яка опублікувала результати своєї дипломної роботи в Гавайському університеті в Маноа в Гонолулу. "Але ми не знали, скільки насправді молекул води -- це, наче стільки, скільки ми випиваємо щодня, чи щось більш схоже на водовідвід".

SOFIA запропонувала новий спосіб спостереження за Місяцем. Пролітаючи на висоті до 13 700 метрів, цей модифікований реактивний лайнер Boeing 747SP з телескопом діаметром 106 дюймів досягає висоти над 99% водяної пари в земній атмосфері, щоб отримати чіткіше уявлення про інфрачервоний Всесвіт. Використовуючи Інфрачервону камеру для тьмяних об′єктів (FORCAST), SOFIA змогла підібрати специфічну довжину хвилі, унікальну для молекул води, у 6,1 мкм, і виявила відносно дивовижну її концентрацію в осяянному сонцем кратері Клавіус.

"Без густої атмосфери, вода на освітленій сонцем місячній поверхні просто би втрачалася у космос", - сказав Хоннібол, який зараз є докторантом Центру космічних польотів "Годдард" НАСА в Грінбелті, штат Меріленд. "Але, якимсь чином ми її бачимо. Щось генерує воду, і щось там має її утримувати".

Кілька сил можуть брати участь у доставці або утворенні цієї води. Мікрометеорити, що падають на місячну поверхню, несучи невелику кількість води, можуть відкладати воду на місячній поверхні при ударі. Інша можливість -- може існувати двоступеневий процес, коли сонячний вітер доставляє водень на місячну поверхню і викликає хімічну реакцію з мінералами, що містять кисень, у ґрунті, створюючи гідроксил. У той же час, випромінювання від бомбардування мікрометеоритами може перетворювати цей гідроксил у воду.

Те, як вода потім накопичується -- також ставить деякі інтригуючі питання. Вода може потрапити в крихітні бісероподібні структури в ґрунті, які формуються внаслідок сильного нагрівання, створюваного мікрометеоритними ударами. Інша можливість полягає в тому, що вода може бути захована між зернами місячного ґрунту і захищена від сонячного світла -- що потенційно може зробити її трохи доступнішою, ніж вода, що утримується в бісероподібних структурах.

Для місії, призначеної для спостережень за далекими тьмяними об’єктами, такими як чорні діри, зоряні скупчення та галактики, прожектор SOFIA відійшов від своїх справ, націлившись на найближчого і найяскравішого сусіда Землі. Оператори телескопів зазвичай використовують напрямну камеру для відстеження зірок, тримаючи телескоп стабільно зафіксованим на цілі спостереження. Але Місяць настільки близький і яскравий, що заповнює все поле зору камери-орієнтира. Коли не було видно зірок, було незрозуміло, чи може телескоп надійно відстежувати Місяць. Щоб визначити це, у серпні 2018 року оператори вирішили спробувати зробити тестове спостереження.

"Фактично, це було вперше, як SOFIA розглядала Місяць, і ми навіть не були повністю впевнені, чи отримаємо достовірні дані, але питання про місячну воду змусили нас спробувати", - сказав Насім Рангвала, науковий співробітник проекту SOFIA з дослідницького центру Еймса НАСА в Силіконовій долині в Каліфорнії. "Неймовірно, що це відкриття стало результатом того, що по суті було тестом, і тепер, коли ми знаємо, що можемо це робити, ми плануємо більше польотів для здійснення більшої кількості спостережень".

Подальші рейси SOFIA шукатимуть воду в додаткових місцях, освітлених сонцем, та також під час різних місячних фаз, щоб дізнатись більше про те, як вода утворюється, зберігається та переміщується по Місяцю. Отримані дані будуть використані у майбутніх місячних місіях, таких як Ровер полярного дослідження летючих речовин НАСА (VIPER), для створення перших карт водних ресурсів Місяця для майбутнього освоєння космосу людиною.

У тому ж номері "Nature Astronomy" вчені опублікували статтю, вказавши за допомогою теоретичного моделювання та даних Місячного розвідувального орбітального апарата НАСА на те, що вода може утримуватися в невеликій тіні, де температури залишаються нижчими за нуль, на більшій частині Місяця, ніж очікувалося до сьогодні.

"Вода є цінним ресурсом як для наукових цілей, так і для використання нашими дослідниками", - сказав Джейкоб Блічер, головний науковий співробітник Управління місії НАСА з досліджень та дій людини. "Якщо ми зможемо використовувати ресурси на Місяці, то ми зможемо брати менше води та більше обладнання, щоб допомогти зробити нові наукові відкриття".

Читайте ще цікаві новини про космос.