Астрономы подтвердили наличие воды на светлой стороне Луны

Представления о том, что на Луне воды нет, существовали до недавних пор. В XIX веке астрономы считали, что спутник Земли безводный, поскольку они не видели там озер или облаков в свои телескопы. О том, что молекулы воды на Луне все же могут присутствовать, заявляли еще советские ученые после миссии межпланетной станции «Луна-24». А в 2018 году специалисты подтвердили наличие ледяных отложений на полюсах спутника: как уточняли астрономы, на южном полюсе есть резервуары с водой либо в ледяной, либо в молекулярной форме, но не в жидкой.

Теперь же стратосферная обсерватория инфракрасной астрономии SOFIA Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства США впервые подтвердила наличие воды на освещенной солнцем стороне Луны. Это открытие указывает на то, что вода может быть распределена по всей поверхности спутника нашей планеты, а не только в его затененных областях. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Astronomy.

SOFIA обнаружила молекулы воды в концентрациях от 100 до 412 частей на миллион (можно сравнить с бутылкой в 350 миллилитров на один кубический метр) в огромном лунном ударном кратере Клавий — одном из древнейших кратеров, видимых с Земли. Он расположен в южной части обращенной к Солнцу стороны спутника, в гористой местности, к югу от кратера Тихо. 

По словам астрономов, даже в пустыне Сахара в 100 раз больше воды, чем нашли в лунном грунте. Кроме того, ее молекулы так рассредоточены, что «не взаимодействуют друг с другом и поэтому не способны образовывать жидкую воду или водяной лед». Тем не менее новое долгожданное открытие вновь поднимает вопросы о том, откуда берется вода на Луне и как она сохраняется на ее суровой безвоздушной поверхности.

Во время предыдущих наблюдений на поверхности спутника выявили некоторую форму водорода, однако ученые не смогли различить воду и водный остаток — гидроксил (ОН). «У нас были признаки того, что H2O — знакомая нам вода — может присутствовать на солнечной стороне Луны, — рассказал Пол Герц, директор отдела астрофизики при Управлении научной миссии в штаб-квартире NASA в Вашингтоне. — Теперь мы знаем, что она там есть. Это открытие бросает вызов нашему пониманию лунной поверхности и поднимает интригующие вопросы о ресурсах, имеющих отношение к исследованию дальнего космоса».

Вероятно, предполагают ученые, микрометеориты, несущие небольшие количества воды, падают на поверхность спутника и с ударом приносят на нее воду. Также возможно, что солнечный ветер доставляет водород на Луну и вызывает химическую реакцию с кислородсодержащими минералами в почве, приводя к образованию гидроксила. А излучение вследствие бомбардировки микрометеоритов уже преобразует гидроксил в воду.

Однако можно ли использовать обнаруженную SOFIA воду в качестве ресурса, только предстоит выяснить. Целью будущих миссий обсерватории станет поиск воды в других освещенных солнцем регионах спутника. Затем полученные данные планируют включить в программу будущих аппаратов, таких как Volatiles Investigating Polar Exploration Rover (VIPER), чтобы создать первые карты водных ресурсов Луны для будущего исследования космоса.

«Вода — ценный ресурс как для научных целей, так и для наших исследователей, — отметил Джейкоб Бличер, главный научный сотрудник Управления космических исследований и операций NASA. — Если нам удастся использовать ресурсы Луны, то мы сможем везти туда меньше воды, но больше оборудования, чтобы сделать возможными новые научные открытия».

Параллельно с этим в том же Nature Astronomy появилась статья ученых из Лаборатории атмосферной и космической физики при Университете Колорадо в Боулдере и Института планетологии в Тусоне (Аризона).

Как отмечают ее авторы, считается, что водяной лед «застрял» в огромных и постоянно затененных областях полярных регионов Луны. Однако исследователи уверены, что лед может накапливаться и в многочисленных кратерах и мелких впадинах (или даже выемках) — «холодных микроловушках», где поддерживаются невероятно низкие температуры — минус 160 градусов Цельсия и ниже.

Используя математические модели и данные с орбитального аппарата Lunar Reconnaissance Orbiter, астрофизики подсчитали, что на Луне существуют десятки миллиардов подобных «ловушек», а размер их варьируется от нескольких сантиметров до километра. Хотя исследование не подтверждает, что лед есть во всех таких «ловушках», ученые уверены: их нужно непременно исследовать.

«Учет всех пространственных масштабов существенно увеличивает количество “холодных ловушек” на Луне по сравнению с предыдущими: наши оценки предполагают, что их площадь — примерно 40 тысяч квадратных километров. Около 60% этих “ловушек” находится на юге спутника и сконцентрированы на широтах > 80 °. Наши результаты показывают, что вода, сохраняющаяся на полюсах Луны, может быть распределена более широко, чем считалась ранее, и доступна в качестве ресурса для будущих миссий», — подчеркнули астрофизики.