Лунная почва, особенно в полярных областях, может содержать значительное количество воды, свидетельствуют новые исследования американских ученых. Вода на Луне может пригодиться не только для питья. Ее можно расщеплять на водород и кислород, получая компоненты для ракетного топлива — и пригодный для дыхания воздух.

Ученые давно подозревали, что на Луне находятся огромные запасы воды, спрятанные в форме льда в глубине кратеров, которые находятся околополюсных областях и всегда скрыты в тени. Два новых исследования позволили нам узнать нечто новое о возможных объемах этих запасов. Согласно результатам одного из них, площадь скоплений воды, находящихся в темных областях у полюсов Луны, возможно, равна площади штатов Коннектикута и Массачусетса, вместе взятых. Другое исследование позволило обнаружить следы воды в других местах на поверхности Луны — внутри пород или между частицами лунного грунта. Это очень хорошие новости для агентства НАСА, которое планирует к 2024 году отправить астронавтов на поверхность Луны, чтобы в будущем создать постоянную базу на Луне и совершить полет к Марсу.

Вода на Луне может пригодиться не только для питья. Ее можно расщеплять на водород и кислород, получая таким образом компоненты для ракетного топлива — и пригодный для дыхания воздух. Наличие запасов воды на поверхности Луны станет настоящим подарком для колонистов, потому что доставлять воду с Земли будет очень дорого. В ходе орбитальной экспедиции 2008-2009 годов были обнаружены следы воды в затененных лунных кратерах. Но сколько воды на Луне?

Чтобы это выяснить, Пол Хайн (Paul Hayne), планетолог Колорадского университета в Боулдере (США), вместе со своими коллегами рассчитал число и размеры перманентно темных областей около полюсов Луны, где температура не поднимается выше —163оС. Вся вода, которая там находится, скорее всего, появилась вследствие столкновения метеоритов, комет и других объектов с поверхностью Луны. Большая часть воды должна была испариться, однако часть ее в виде пара могла перемещаться в разреженной атмосфере Луны, пока не достигала какой-нибудь затененной области, где оседала инеем на вечномерзлых породах и грунте.

Проанализировав снимки лунной поверхности очень высокого разрешения, эта группа ученых пришла к выводу, что в околополярных областях Луны находится около 40 тысяч квадратных километров перманентно затененных участков, где может быть вода, — от кратеров шириной в несколько километров до неглубоких впадин в испещренной метеоритами поверхности Луны. Свои выводы ученые изложили в статье, опубликованной в журнале Nature Astronomy. Примерно 60% этих территорий находятся в южном полушарии Луны.

Хотя исследователи не смогли оценить, сколько именно воды может находиться на Луне, по словам Хайна, все, что находится в этих затененных областях, можно будет легко собрать. К примеру, луноход может вытащить глыбы льда или грунта в освещенную солнцем область, а затем собрать воду, которая начнет испаряться. На прошлой неделе агентство НАСА объявило о 47-миллинном коммерческом контракте по отправке на Луну аппарата для поисков льда уже в 2023 году. 

Второе исследование было проведено на основе данных о том, что вода может находиться и в других местах на поверхности Луны. В 2009 году ученые зафиксировали наличие спектральной сигнатуры воды, указывающее на присутствие воды в освещенных солнцем районах Луны. Однако поскольку эта сигнатура — особая длина волны теплового излучения — может поглощаться не только водой, но и другими веществами, это нельзя было считать неоспоримым доказательством.

Поэтому Кейси Хоннибол (Casey Honniball) из Центра космических полетов имени Годдарда вместе с коллегами попыталась найти другие следы, которые могли быть оставлены только водой. Они использовали инструменты инфракрасного телескопа SOFIA (Стратосферная обсерватория ИК-астрономии), созданного на основе самолета «Боинг-747» и способного подниматься на высоту в 14 тысяч метров, чтобы поискать инфракрасное излучение с длиной волны, характерной для молекул воды. В ходе исследования они выяснили, что каждый килограмм лунного грунта, залегающего вдоль двух узких участков на поверхности Луны, содержит от 100 до 400 миллиграммов воды — то есть около одной капли. Свои выводы команда ученых описала в журнале Nature Astronomy. Они отметили, что практически вся эта вода находится в затененных областях и сохраняется между частичками лунного грунта или внутри стекловидных пород, образовавшихся в результате столкновения микрометеоритов с лунной поверхностью.

Хайн отметил, что результаты исследования этой команды «очень впечатляющи». Он добавил, что, если вода находится на Луне в таком виде, то будет относительно легко расплавить эти стекловидные породы и добыть воду.

Возможность добывать воду на Луне станет хорошим подспорьем для будущих лунных миссий, как сказал Джейкоб Бличер (Jacob Bleacher), главный научный работник Управления пилотируемых полетов НАСА. Понимание того, где именно на Луне находится вода, не только поможет НАСА решить, куда отправлять астронавтов, но и уменьшит вес их полезного груза, позволив освободить место для дополнительного научного оборудования.

Оказалось, Луна покрывается ржавчиной. Возможно, в этом «виновата» Земля

Согласно исследованию, опубликованному в журнале Science Advances под руководством Шуай Ли, младшего научного сотрудника Гавайского института геофизики и планетологии (HIGP) в Школе океанических и геологических наук и технологий UH Mānoa (SOEST), окисленный железный минерал гематит был обнаружен в высоких широтах на Луне. Это крайне удивило многих планетологов.

Железо очень активно взаимодействует с кислородом, образуя красноватую ржавчину, обычно наблюдаемую на Земле. Однако поверхность и внутренняя часть Луны практически лишены кислорода, поэтому там преобладает чистое металлическое железо. Сильно окисленное железо не было подтверждено в образцах, полученных из миссий Аполлона. Кроме того, водород в солнечном ветре разрушает поверхность Луны, что препятствует окислению. Итак, присутствие на Луне сильно окисленных железосодержащих минералов, таких как гематит, является неожиданным открытием.

Наша гипотеза состоит в том, что лунный гематит образуется в результате окисления железа на поверхности Луны кислородом из верхних слоев атмосферы Земли, который непрерывно выдувается на поверхность Луны солнечным ветром, когда Луна находится в хвосте магнитосферы Земли в течение последних нескольких миллиардов лет. 

Шуай Ли, младший научный сотрудник Гавайского института геофизики и планетологии (HIGP)  

Чтобы сделать это открытие, Ли, профессор HIGP Пол Люси и соавторы из Лаборатории реактивного движения НАСА (JPL) проанализировали данные гиперспектрального отражения, полученные с помощью программы Moon Mineralogy Mapper (M3), разработанной NASA JPL на борту индийской миссии Chandrayaan-1.

Карта гематита на Луне — красный цвет означает больше гематита. Предоставлено: Шуай Ли

Это новое исследование было вдохновлено предыдущим открытием Ли водяного льда в полярных регионах Луны в 2018 году.

«Когда я исследовал данные M3 в полярных регионах, то обнаружил, что некоторые спектральные особенности и паттерны отличаются от тех, которые мы видим на более низких широтах или в образцах Аполлона, — заявил Ли. — Мне было любопытно, возможно ли, что на Луне есть реакция воды и породы. После нескольких месяцев исследований я понял, что вижу след гематита».

Команда обнаружила, что места, где присутствует гематит, сильно коррелируют с содержанием воды на высоких широтах и больше сосредоточены на ближней стороне, которая всегда обращена к Земле.

«Больше гематита на этой стороне предполагает, что он может быть связан с Землей, — сказал Ли. — Это напомнило мне открытие японской миссии Кагуя о том, что кислород из верхних слоев атмосферы Земли может быть доставлен на поверхность Луны солнечным ветром, когда Луна находится в хвосте магнитосферы Земли. Таким образом, атмосферный кислород Земли может быть основным окислителем для производства гематита. Воздействие воды и межпланетной пыли также могло сыграть решающую роль».

Синие области на этом составном изображении, полученном с помощью аппарата Moon Mineralogy Mapper (M3) на борту орбитального аппарата Chandrayaan-1 Индийской организации космических исследований, показывают концентрацию воды на полюсах Луны. Находясь на спектре горных пород, исследователь обнаружил следы гематита, формы ржавчины. Предоставлено: ISRO/NASA/JPL-Caltech/Brown University/USGS

«Интересно, что гематит не совсем отсутствует на обратной стороне Луны, куда кислород Земли, возможно, никогда не попадал», — сказал Ли. «Крошечное количество воды (<~ 0,1 мас.%), наблюдаемое в высоких широтах Луны, возможно, было в значительной степени вовлечено в процесс образования гематита на обратной стороне Луны, что имеет важные последствия для интерпретации наблюдаемого гематита на некоторых бедных водой астероидах класса S».

Спектральный класс S — класс астероидов, в который входят объекты, имеющие кремниевый (каменный) состав. Поэтому астероиды этого класса также называют каменными. Они составляют 17 % всех известных астероидов, образуя тем самым второй по распространенности класс астероидов, после углеродных.

Улучшенная карта гематита (красный цвет) на Луне с использованием сферической проекции (только ближняя сторона). Предоставлено: Шуай Ли

«Это открытие изменит наши представления о полярных регионах Луны, — заключает Ли. — Земля могла сыграть важную роль в эволюции поверхности Луны».

Исследовательская группа надеется, что миссии НАСА ARTEMIS смогут вернуть образцы гематита из полярных регионов. Химические сигнатуры этих образцов могут подтвердить их гипотезу о том, окисляется ли лунный гематит кислородом Земли, и могут помочь выявить эволюцию атмосферы Земли за последние миллиарды лет.

Ученые: Луна асимметрична, этому есть новое объяснение

Как бы выглядело небо, если бы вместо Луны был гигантский банан (видео)

Смотри также виды диско-шара, огромного зеркала и все той же Луны, но на орбите МКС.

Как бы выглядела Луна, будь она на таком же расстоянии от Земли, что и МКС? То есть не в 380 000 километров, а всего в четырехстах? Ответ на этот вопрос дал пользователь YouTube Yeti Dynamics.

Талантливые интернет-тролли решили, что с Земли с учетом всех этих условий было бы интереснее наблюдать за огромным зеркалом. Сложно поспорить, это действительно намного больше впечатляет, чем занудная серая Луна.

Что ж, выглядит действительно впечатляюще, но человеку, который скрывается за псевдонимом Yeti Dynamics, этого недостаточно. Он поставил вопрос иначе. Что, если бы то была не Луна, а, например, обычный банан, естественно, размером с Луну?

Но спутник Земли все еще имеет шанс на то, чтобы потягаться с зеркалом и бананом. Будь он не каменной глыбой, а диско-шаром.