Может ли лед в полярных областях Луны содержать значительные количества «тяжелой» и «сверхтяжелой» воды? Не повлияет ли использование такой воды на здоровье астронавтов на планируемых лунных базах?

Спрашивает

Андрей Шипов

#космонавтика

#космос

#Луна

4 часа назад

571

Средний вопрос

Анатолий Глянцев

эксперт

Краткий ответ: в лунном льду может быть незначительно повышено содержание полутяжелой воды, но это не повлияет на здоровье астронавтов. Тяжелой воды в природе так мало, что ее можно не брать в расчет, а сверхтяжелая вода в природе и вовсе не встречается.

Теперь подробнее. Самый распространенный изотоп водорода — протий (H). Его ядро состоит из единственного протона без нейтронов. Протий в соединении с кислородом образует обычную воду H₂O. Гораздо менее распространен дейтерий (D), имеющий в ядре один нейтрон. Он входит в состав полутяжелой воды HDO и тяжелой воды D₂O. Чтобы образовалась молекула тяжелой воды, должны встретиться два чрезвычайно редких атома дейтерия. Это крайне маловероятное событие, поэтому основной резервуар дейтерия в воде — молекулы полутяжелой воды HDO. Дейтерий не радиоактивен, и единственное отличие полутяжелой воды от обычной — в несколько большей массе молекулы.

Считается, что из всех космических объектов самое большое содержание полутяжелой воды — в межзвездных газопылевых облаках и протопланетных дисках (это дискообразные облака пыли и газа вокруг звезд, из которых впоследствии образуются планетные системы). Недавно астрономы измерили содержание HDO в диске звезды V883 Ориона: от 0,16% до 0,29%. Доля полутяжелой воды в земных океанах значительно меньше: около 0,03%. В лунном льду, если этот лед реален (в чем остаются некоторые сомнения), доля HDO должна быть где-то между этими цифрами. Точное значение зависит от того, откуда этот лед там взялся. В любом случае такую воду можно пить без вреда для здоровья.

Теперь про сверхтяжелую воду. Так называют молекулы Т₂O, где Т — тритий, изотоп водорода с двумя нейтронами в ядре. Тритий радиоактивен и распадается слишком быстро, чтобы сверхтяжелая вода встречалась в природе. Возьмите килограмм трития, и через 123 года от него останется грамм, а еще через 123 года — всего миллиграмм.

Известные образцы лунной воды имеет такое же соотношение дейтерия и протия, что и земная: https://www.science.org/doi/10.1126/science.1235142 Так что риски не выше, чем на Земле. Кстати, это неплохой маркер-предсказатель: мултиимпактная гипотеза образования Луны предсказывает, что и на лунных полюсах и под ними соотношение изотопов в воде должно быть таким же, как и для остальной Луны. В гипотезе Тейи с этим существенно сложнее. Буквально через 2-3 года у нас будет возможность сравнить эти два набора предсказаний на практике.

Ответить