Космический водопровод. Ученые выяснили, как на Луне появился лед
Исследователи из Чехии и США выдвинули оригинальную гипотезу происхождения льда на лунных полюсах. Они считают, что молекулы воды из атмосферы нашей планеты перелетели на Луну на хвосте магнитосферы Земли.
Признаки воды
На Луне есть водяной лед. Особенного его много на Южном полюсе. Поэтому именно там планируют в будущем разместить лунную базу.
Поверхностный лед на полюсах Луны: Южный полюс слева, Северный полюс справа
© NASA
Даже после того как на Луне побывали первые астронавты и автоматические станции, ученые были уверены, что поверхность нашего спутника абсолютно сухая и вода там не может существовать ни в каком виде из-за экстремальных температур и суровых условий космической среды. Но в 1976-м в образцах лунного реголита, доставленных советским зондом «Луна-24», обнаружили около 0,1 процента воды. А в 1990-х американские аппараты Clementine и Lunar Prospector, выполнявшие дистанционные исследования поверхности Луны с помощью радио- и спектрометрических методов, выявили скопления водяного льда в постоянно затененных кратерах на полюсах.
В 2008-м Индийская организация космических исследований отправила к спутнику Земли орбитальный аппарат «Чандраян-1». На его борту были спектрометр М3 (Moon Mineralogy Mapper), способный определить молекулы воды по спектру их излучения, и радиочастотный радар Mini-SAR, умеющий отличить водяной лед от воды в виде гидроксильных групп в твердых минералах.
Аппарат «Чандраян-1»
© ISRO
Индийский зонд насчитал около Северного полюса Луны более 40 кратеров, которые, по оценкам ученых, содержат около 600 миллионов метрических тонн водяного льда. На Южном полюсе и того больше — там лед покрывает 22 процента поверхности. Сотни полярных кратеров находятся в постоянной тени из-за небольшого наклона оси Луны к Солнцу — полтора градуса (у Земли — 23,4). Солнце никогда не поднимается над их краями, а на дне сохраняется температура порядка минус 250 градусов Цельсия.
В 2020-м тот же «Чандраян-1» нашел скопления гематита (оксида железа, внешне похожего на ржавчину, который образуется только в присутствии кислорода и воды).
Причем и за пределами ледяных скоплений на полюсах.
Составное изображение поверхности Луны, полученное с помощью спектрометра М3 космического зонда «Чандраян-1». Синий цвет показывает спектральную сигнатуру гидроксильной группы
© NASA / JPL-Caltech/Brown Univ./USGS
Загадка происхождения
До недавнего времени считали, что воду на Луну еще на ранних этапах ее истории, примерно 3,5 миллиарда лет назад, в период так называемой поздней тяжелой бомбардировки занесли астероиды и кометы. В качестве альтернативы рассматривали солнечный ветер. Слагающие его частицы ионизированного водорода при взаимодействии с лунным грунтом теоретически могут образовывать воду. Компьютерные модели показывали, что до половины ее должно испаряться каждый месяц во время полнолуния, когда Луна проходит через хвост магнитосферы Земли. В это время магнитное поле блокирует солнечный ветер, и его частицы не достигают лунной поверхности.
Однако в прошлом году ученые проанализировали данные зонда «Чандраян-1» и установили, что после прохождения магнитосферного шлейфа объемы лунного льда не сокращаются — наоборот, увеличиваются.
Предположили, что это из-за «земного ветра» — потока магнитосферных ионов кислорода и водорода, способных соединяться в молекулы воды.
В 2007-м японский искусственный спутник Луны «Кагуя» обнаружил, что кислород из верхних слоев атмосферы Земли может путешествовать «на хвосте магнитосферы», достигая Луны. По результатам магнитометрических наблюдений спутников проекта НАСА THEMIS-ARTEMIS исследователи раздельно оценили количество частиц солнечного и «земного» ветра. Оказалось, максимум земных частиц приходится именно на полнолуние.
Ученые объяснили это так: раз в месяц магнитосфера нашей планеты, экранируя поток солнечного ветра, создает «водяной мост», по которому ионизированные частицы, вырванные из озонового слоя земной атмосферы, перелетают на Луну. Ионы движутся вдоль линий магнитного поля, которые, огибая спутник, уходят дальше в межпланетное пространство. Как частицам удается вырваться из магнитных потоков и осесть на лунной поверхности, авторы исследования не выяснили.
Каждый месяц Луна проходит сквозь ионные потоки в «хвосте магнитосферы» Земли
© Иллюстрация РИА Новости
Сквозь разрывы магнитных линий
Недавно геофизики из Карлова университета в Праге и Аляскинского университета в Фэрбенксе высказали такую гипотезу.
Наша планета движется по орбите в пузыре магнитного поля, который разрывается сзади, образуя шлейф. Через этот хвост раз в месяц, в полнолуние, проходит Луна. Силовые линии на переднем крае магнитосферы замкнуты, а в хвосте — разомкнуты и уходят в бесконечность. Но если на их пути возникает достаточно массивное тело (в данном случае — спутник Земли), они отклоняются, запутываются и частично снова замыкаются. При этом часть ионизированных частиц осаждается на поверхности этого тела.
Подсчитали, что за миллиарды лет полярные регионы Луны могли накопить до 3500 кубических километров водяного льда. Это сопоставимо с восьмым по величине в мире озером Гурон в Северной Америке. Причем при условии, что до Луны долетает лишь один процент ионов, покидающих Землю.
Ученые из Аризонского университета полагают, что благодаря магнитному полю вода не только попала на поверхность спутника, но и сохранилась до наших дней. Даже несмотря на разрушительное действие солнечного ветра, который, в отличие от света, легко проникает в затененные участки кратеров. Правда, в этом случае речь идет не о магнитосфере Земли, а о локальных магнитных аномалиях у некоторых крупных кратеров. Их выявил и нанес на карту зонд «Кагуя» в 2007-2009 годах. Исследователи думают, что остаточная намагниченность связана с богатым железом материалом астероидов, образовавших кратеры. И хотя эти магнитные поля в тысячи раз слабее земного, их вполне достаточно, чтобы отклонить от залежей льда потоки ионизированных частиц солнечной плазмы.
Кратер Шеклтон в районе Южного полюса Луны — один из тех, в которых обнаружили залежи водяного льда
© NASA/Goddard Space Flight Center
По мнению авторов работы, водяной лед может находиться не только на дне лунных кратеров, но и слагать слой подповерхностной вечной мерзлоты в приполярных областях.
На это указывают результаты гравиметрических исследований. Ученые считают, что аномалии силы тяжести, обнаруженные орбитальным аппаратом НАСА Lunar Reconnaissance Orbiter, свидетельствуют о породах, насыщенных льдом.
В следующем году американское космическое агентство планирует отправить к Южному полюсу луноход VIPER (Volatiles Investigating Polar Exploration Rover). Ровер оборудуют метровым буром и приборами, которые смогут прямо на месте анализировать состав грунта.
3D-модель американского лунохода VIPER
© NASA Ames Illustration / Daniel Rutter
Место для лунной станции
По итогам работы лунохода VIPER в НАСА окончательно определятся с местом для будущей станции, которая, в соответствии с программой «Артемида», должна появиться на Луне до конца десятилетия. Подобные планы есть и у России, и у Китая.
Все проекты ориентируются на Южный полюс, хотя летать на орбитальную станцию и обратно проще из экваториальной зоны. Но именно в южной полярной области сосредоточены залежи льда, необходимого для получения воды, кислорода для дыхания и водорода для ракетного топлива.
Кроме того, здесь находятся так называемые пики вечного света — вершины, постоянно освещенные Солнцем, на которых можно поставить солнечные батареи.
Наиболее вероятным местом для строительства станции считают кратер Шеклтон диаметром 21 километр практически на самом Южном полюсе. Вблизи есть сразу несколько потенциальных посадочных площадок.
Художественное представление лунной базы на склоне кратера Шеклтон
© ESA / Jorge Mañes Rubio. Spatial design & visualisation in collaboration with DITISHOE http://ditishoe.com/
08:00 22.05.2022 (обновлено: 08:12 22.05.2022)
Ученые впервые нашли воду в освещенных областях Луны
Воды на Луне оказалось гораздо больше, чем считалось ранее. Наблюдения с Земли показали, что вода есть не только в темных полярных кратерах, но и на освещенной части Луны, что позволит в будущем добывать ее на месте, надеются астрономы.
Американские ученые рассказали о важном астрономическом открытии, которое анонсировали еще неделю назад.
Им впервые удалось обнаружить воду на освещенной поверхности Луны, что может иметь важные последствия в свете готовящихся пилотируемых миссий к спутнику Земли.
В течение многих десятилетий Луна считалась в основном безводным телом. Лишь в последние годы наблюдения показали наличие залежей водяного льда в приполярных областях Луны – в основном, в вечно затененных крупных кратерах, на дно которых никогда не попадает солнечный свет.
Несколько дней назад в NASA анонсировали объявление важного открытия, которое было сделано при помощи знаменитой атмосферной обсерватории SOFIA на борту широкофюзеляжного самолета Boeing-747, ведущей наблюдения в инфракрасном диапазоне.
С помощью этого телескопа ученые впервые обнаружили воду в Клавии — огромном древнем ударном кратере, расположенном в южной части видимой стороны Луны.
Ряд прошлых наблюдений помог обнаружить в подповерхностном слое Луны атомы водорода, однако у ученых не было способа понять – входит он в состав воды, или же гидроксильной группы OH в составе каких-то минералов.
Теперь инфракрасные наблюдения позволили точно определить наличие воды с концентрацией 100-412 частей на миллион. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Astronomy.
В августе 2018 года ученые под руководством Кейси Хоннибол из Центра космических полетов имени Годдарда вели наблюдения лунной поверхности, используя инструменты телескопа SOFIA, и обнаружили инфракрасное излучение из кратера и его окрестностей на длине волны шесть микрон, что соответствует линии воды.
«Нам не знаком какой-либо другой материал, имеющийся на Луне и обладающий спектральной линией 6 микрон, кроме, как вода», — пояснила Хоннибол.
«У нас были намеки на то, что вода может присутствовать на освещенной части Луны. Теперь же мы знаем, что она там есть. Это открытие меняет наше представление о лунной поверхности и поднимает интригующие вопросы о ресурсах, годных для исследования далекого космоса», — заявил директор астрофизического отдела NASA Пол Херц.
Обнаружение небольших, но достаточных для изучения концентраций воды ставит перед учеными вопросы о том, как могли образоваться эти молекулы, и главное – как вода может сохраняться долгое время в условиях солнечного облучения, не испаряясь.
По одной из версий, вода может сохраняться внутри естественного лунного вулканического стекла или же между частицами пыли.
Что касается происхождения воды, то она могла быть занесена в прошлом при ударе микрометеоритов, которые приносили с собой небольшие порции воды. По другой версии, вода могла образовываться за счет атомов водорода, принесенных в в составе солнечного ветра, которые затем соединились с кислородом в составе минералов и образовали гидроксил. Затем энергия, выделяющаяся при ударах метеоритов, могла превращать гидроксил в воду.
Для проверки своих открытий команда Хоннибол уже получила дополнительное наблюдательное время на телескопе SOFIA. «Мы надеемся картировать большую часть Луны, чтобы охарактеризовать поведение воды. Меняется ли оно вдоль лунной поверхности с течением суток и с широтой? Это поможет нам понять ее происхождение, и то, как она сохраняется», — пояснила эксперт.
Ответы на эти вопросы позволят понять, как в будущем можно будет выделять воду, например, в ходе пилотируемых миссий.
Если вода заключена в реголите, требуется лишь собрать его и нагреть до определенной температуры. Если вода заключена в вулканическом стекле, это потребует расплавления породы и больших энергетических затрат.
Для телескопа, обычно наблюдающего за такими далекими объектами, как черные дыры, звездные скопления и галактики, наблюдение Луны стало непривычным занятием.
«SOFIA и правда, впервые посмотрел на Луну, и мы даже не были уверены, что получим надежные данные, однако вопросы о лунной воде заставили нас попробовать, — пояснила Насим Рангвала, научная сотрудница миссии SOFIA. – Это невероятно, что открытие появилось из по существу испытания».
В другой статье в журнале Nature Astronomy ученые, используя теоретические модели и данные с орбитального зонда NASA Lunar Reconnaissance Orbiter, показали, что вода на Луне может сохраняться не только в ранее обнаруженных полярных кратерах, но и в небольших темных областях, где температура в течение лунного дня не понимается выше точки замерзания льда.
«Вода – важный ресурс как для научных целей, так и для будущих исследователей, — заявил главный научный сотрудник Управления космических исследований и операций NASA Джейк Бличер. — Если мы сможем использовать ресурсы Луны, мы сможем возить меньше воды и больше оборудования для новых научных открытий».
Уникальная обсерватория SOFIA, смонтированная на борту широкофюзеляжного самолета Boeing-747, ведет наблюдения с 2010 года. Обычно самолет поднимается в небо до четырех раз в неделю, проводя по десять часов на высоте 12-13 тысяч метров.
Идея обсерватории была проста и заманчива — на такой высоте 2,5-метровый телескоп в хвостовой части самолета находится выше 99% водяного пара, который присутствует в атмосфере и мешает наблюдать в инфракрасном диапазоне.
Новое открытие может стать важным достижением для знаменитого телескопа, над которым в начале этого года стали сгущаться тучи.
Работа воздушной обсерватории обходится недешево – ежегодно на нее тратится примерно $85 млн.
И хотя пятую часть берет на себя Германский центр авиации и космонавтики, этот проект остается одним из самых дорогостоящих астрономических проектов NASA, уступая по стоимости поддержания только знаменитому орбитальному телескопу Hubble.
Так, в апреле «Газета.Ru» писала о наукометрическом анализе, согласно которому за 5 лет в период 2014-2018 годов на основе наблюдений SOFIA астрономы публиковали в среднем всего 21 научную статью в год, «что делает его одним из наименее результативных телескопов в мире».
Ученые тогда опасались, что судьба телескопа под вопросом – в феврале этого года администрация Дональда Трампа предложила закрыть проект, заявив, что он не оправдывает $85 млн, ежегодно выделяемых на него.
Лунная вода: откуда взялась и куда делась?
В следующий раз, когда вы сделаете глоток воды, задумайтесь, откуда она взялась. Она могла попасть из местного водоема в ваш кран, тогда как вода в бутылках может поступать из источников в другой стране.
Но новое исследование предполагает, что вода, которую мы пьем и от которой зависит поддержание жизни здесь, на Земле, может иметь свое происхождение в гораздо более отдаленном месте — открытом космосе.
Новый анализ фрагментов лунных пород, доставленных астронавтами Аполлона в 1960-е и 1970-е годы предполагают, что большая часть воды на нашей планете была перенесена сюда астероидами и кометами, столкнувшимися с Землей вскоре после ее образования 4,54 миллиарда лет назад.
Исследование, в котором используются современные методы изучения состава химических следов в горных породах, также предоставляет новые доказательства в поддержку теорий о том, как образовалась сама Луна и как туда попали следы воды, обнаруженные на ее поверхности.
«Луна подобна капсуле времени», — сказал профессор Фредерик Муанье, космохимик из Института физики земного шара в Париже во Франции. «Его породы намного старше всего, что мы можем найти здесь, на Земле, поэтому они содержат много ценной информации».
Без изменений
Вулканическая активность и непрерывное движение тектонических плит разрушили все древнейшие горные породы на Земле. Самому старому найденному здесь, найденному в нескольких местах, таких как Гренландия, всего 3,8 миллиарда лет.
Однако скалы Луны практически не изменились с тех пор, как она образовалась 4,51 миллиарда лет назад. Внутри минералов в горных породах скрыты крошечные количества химических веществ, таких как цинк, калий, медь, хром и даже вода, которая также была обнаружена в небольших замороженных отложениях в метеоритных кратерах на лунной поверхности в прошлом году. Эти химические вещества известны как летучие из-за их относительно низких температур кипения, что означает, что они могут испаряться с поверхности планеты или луны.
Изучая относительное количество различных изотопов этих летучих веществ в лунных породах, такие ученые, как профессор Муанье, собрали воедино информацию о ранней истории Луны и сравнили ее с тем, что мы находим здесь, на Земле.
»«Луна подобна капсуле времени»
Профессор Фредерик Муанье, Институт физики земного шара в Париже, Франция
Эти соотношения изотопов действуют как отпечатки пальцев, по которым можно установить источник материалов, найденных на Земле и Луне.
Доктор Махеш Ананд, специалист по планетологии в Открытом университете Великобритании и руководитель проекта под названием RESOLVE, использовал сложные методы спектроскопии для изучения летучих изотопов, захваченных внутри кристаллов минерала под названием апатит в горных породах, доставленных Аполлоном. миссии.
Затем он и его коллеги сравнили их с изотопным составом летучих веществ здесь, на Земле, а также с составами, найденными на астероидах и кометах, которые были получены из метеоритов, найденных на Земле, и межпланетных космических миссий для посещения комет, таких как Европейская Недавняя миссия космического агентства «Розетта».
Вода
Три года назад д-р Ананд участвовал в исследовании, в ходе которого предполагалось, что 80-90% воды на Земле и Луна произошли из астероидоподобного источника. «Менее 10% пришлись на кометоподобный источник», — сказал он.
В прошлом году он и его команда опубликовали дополнительные результаты, основанные на высокоточном анализе изотопов кислорода, обнаруженных в горных породах на Земле и Луне.
Они обнаружили лишь крошечные различия между изотопными свойствами двух тел.
«Если бы вода прибыла после формирования Луны, у них были бы очень разные изотопные отпечатки пальцев», — сказал доктор Ананд. «Это говорит о том, что Земля и Луна вместе получали воду в одно и то же время». планета. Это подтверждает теорию о том, что протопланета размером с Марс под названием Тейя врезалась в Землю немногим более 4,54 миллиарда лет назад, выбрасывая дождь или пар и обломки, которые сконденсировались и образовали нашу Луну.
Если Земля и Луна образовались в результате этого гигантского удара после того, как вода уже прибыла, как теперь предполагают выводы доктора Ананда и других групп, Луна должна была получить часть этой воды. Незначительные количества кислорода и водорода, попавшие в подземные камни, позволяют предположить, что когда-то на Луне было больше воды, чем сейчас. Недавние беспилотные миссии на Луну обнаружили несколько остатков водяного льда, запертых в защищенных кратерах вокруг полюсов, но большая часть поверхности Луны теперь сухая.
Так куда делась лунная вода?
Здесь вступает в действие работа профессора Муанье. Он возглавляет проект под названием PRISTINE, целью которого является измерение изотопных уровней летучих веществ в лунных породах, чтобы узнать, что случилось с водой на Луне.
«Разница между изотопами заключается в весе, поскольку атомы имеют разное количество нейтронов в ядре», — сказал профессор Муанье. «Когда вы нагреваете летучие вещества, такие как цинк, калий и вода, изотопы ведут себя по-разному. Более легкие испарятся с большей готовностью, а более тяжелые останутся в остатке».
Прокси
Изучив соотношение тяжелых и легких изотопов в более чем 40 образцах горных пород Аполлона, профессор Муанье и его команда собрали воедино часть истории воды и других летучих веществ на Луне.
Они сосредоточились на твердых летучих веществах, таких как цинк и калий, потому что их концентрация в лунных породах относительно выше, чем в воде.
«Вода настолько летучая, что ее очень мало в лунных породах, что затрудняет ее обнаружение в небольших образцах, с которыми мы имеем дело», — объяснил профессор Муанье.
«Таким образом, мы можем использовать другие летучие вещества, такие как цинк, калий и медь, в качестве заменителей, которые могут рассказать нам что-то о том, что произошло с водой. Несмотря на это, в лунных породах в 100 раз меньше цинка, чем на Земле».
Профессор Муанье и его коллеги обнаружили, что, кроме гораздо меньшего содержания хрома, цинка и других твердых летучих веществ, следы с Луны имеют другое соотношение изотопов по сравнению с Землей — их изотопы гораздо более тяжелые.
— Это предполагает, что эти летучие элементы на Луне в какой-то момент истощились в результате испарения, — сказал он.
Он считает, что вместо того, чтобы быть потерянным в результате гигантского удара, отколовшего Луну от Земли, она, возможно, потеряла свою воду и другие летучие вещества некоторое время спустя.
Считается, что после того, как Луна начала формироваться после гигантского удара, ее поверхность оставалась расплавленной в течение нескольких миллионов лет. Считается, что этот магматический океан привел к появлению характерных светлых и темных областей, или кобыл, которые видны на поверхности Луны.
«Поскольку распределение изотопов зависит от температуры, мы можем использовать его как термометр, чтобы сказать нам, что произошло», — сказал профессор Муанье. Он и его команда использовали изотопы хрома для калибровки того, что они видели в лунных образцах, по температуре.
Они обнаружили, что летучие вещества теряются не при чрезвычайно высоких температурах, которые можно было бы ожидать в событии, подобном гигантскому удару, а при более низких температурах в 1200 градусов по Цельсию.
Гравитация
предполагается, что это магматический океан Луны, — сказал профессор Муанье. «Мы видим, что Луна потеряла свои летучие вещества не во время самого гигантского столкновения, а, может быть, через миллион или около того лет после него.
‘Они испарились, но из-за земного притяжения, вероятно, упали обратно на Землю. Так что часть нашей воды и других летучих веществ пришла с Луны. Не много, но немного».
Но и на этом история не заканчивается.
Доктор Ананд и его коллега доктор Ана Чернок, геохимик из Открытого университета, изучали влияние ударов метеоритов на изотопный состав летучих веществ в лунных породах.
Образцы, собранные в различных местах во время пилотируемой миссии НАСА «Аполлон-17» на Луну в 1972 году, состоят из поверхностных пород, кернов, пробуренных под поверхностью, и материала из ударных кратеров.
Эти двое смогли найти признаки удара в кристаллах апатита, которые могли быть вызваны ударами метеоритов. Они обнаружили, что, хотя некоторые образцы демонстрируют значительные признаки удара, изотопный состав практически не изменился.
Это говорит о том, что летучие вещества, такие как вода, заключенные внутри этих кристаллов, не изменились, несмотря на бомбардировку луны метеоритами. Другие вещества, такие как уран, попавший в кристаллы апатита вместе с водой, также позволили датировать их формирование.
Результаты еще должны быть опубликованы, но доктор Ананд говорит, что они находят возраст, который никогда не регистрировался в лунных образцах.
‘Мы все еще пытаемся разобраться сами, но, похоже, это указывает на уникальное событие в геологической истории системы Земля-Луна’ 9.0003
Исследование, описанное в этой статье, финансировалось ЕС. Если вам понравилась эта статья, поделитесь ею в социальных сетях.
Вода на Луне | Внутри и снаружи — Луна: NASA Science
Введение
Что такое большое, покрытое водой, но в 100 раз более сухое, чем пустыня Сахара? Это не загадка, это Луна! На протяжении веков астрономы спорили, существует ли вода на ближайшем соседе Земли. В 2020 году данные миссии НАСА SOFIA подтвердили, что вода существует в освещенной солнцем области лунной поверхности в виде молекул H 9.0105 2 O, встроенный в зерна лунной пыли или, возможно, прилипший к их поверхности. Вот краткая история открытий, приведших к подтверждению наличия воды на Луне.
Мария на Луне
Мария на Луне (1645)
Когда первые астрономы смотрели на Луну, их поражали большие темные пятна на ее поверхности.
В 1645 году голландский астроном Михаэль ван Лангрен опубликовал первую известную карту Луны, назвав темные пятна «мариями» — латинское слово, обозначающее «моря», — и зафиксировал широко распространенное мнение о том, что эти пятна на Луне — это океаны. лунная поверхность. Подобные карты Иоганна Гевелия (1647 г.), Джованни Риччоли и Франческо Гримальди (1651 г.) были опубликованы в течение следующих нескольких лет. Теперь мы знаем, что эти пятна представляют собой базальтовые равнины, образовавшиеся в результате ранних извержений вулканов, но номенклатура «мария» (во множественном числе) или «море» (в единственном числе) остается.
Абсолютно сухая Луна
Абсолютно сухая Луна (1892 г.) Американский астроном Уильям Пикеринг провел измерения в конце 1800-х годов, которые привели его к выводу, что Луна практически не имеет атмосферы.
Идеи о воде
Идеи о воде (1960-е годы)
По мере того, как ученые продвигались вперед в понимании поведения веществ, склонных к испарению при относительно низких температурах, называемых летучими, физик-теоретик Кеннет Уотсон опубликовал статью в 1919 году.61, описывающий, как такое вещество, как вода, могло существовать на Луне. Статья Уотсона впервые популяризировала идею о том, что водяной лед может прилипать ко дну кратеров на Луне, которые никогда не получают солнечный свет, в то время как освещенные солнцем области на Луне будут настолько горячими, что вода испарится почти мгновенно.
Посадки Аполлона
Посадки Аполлона (1969 – 1972) Астронавт Аполлона-17 Юджин Сернан управляет лунным вездеходом. Авторы и права: НАСАЭпоха Аполлона впервые привела людей на лунную поверхность, что дало исследователям возможность напрямую искать признаки воды на Луне. При тестировании образцы почвы, доставленные астронавтами Аполлона, не обнаружили никаких признаков воды. Ученые пришли к выводу, что лунная поверхность должна быть полностью сухой, а перспектива появления воды всерьез не рассматривалась в течение десятилетий.
Астронавт Аполлона-15 Джим Ирвин использует совок для сбора образцов грунта с поверхности Луны. Авторы и права: НАСАВозможная ледяная вода в затененных кратерах
Возможная замерзшая вода в затененных кратерах (1994, 1998)
Миссия НАСА «Клементина», запущенная в 1994 году, облетела Луну в течение двух месяцев и собирала информацию о ее минералах.
Данные Clementine показали, что в постоянно затененной области Луны есть лед. Миссия Lunar Prospector сосредоточилась на постоянно затененных кратерах, чтобы глубже изучить открытие и в 1998 обнаружили, что самые большие концентрации водорода существуют в областях лунной поверхности, которые никогда не подвергаются воздействию солнечного света. Результаты показали водяной лед на лунных полюсах. Тем не менее, изображения были низкого разрешения, поэтому нельзя было сделать однозначных выводов.
Повторное посещение образцов Аполлона
Повторное посещение образцов Аполлона (2008)
Астронавт Аполлона-17 Юджин Сернан готовится к сбору образцов. Кредит: НАСА г. Воспользовавшись крупными технологическими достижениями со времен «Аполлона», исследователи из Университета Брауна повторно посетили образцы «Аполлона».
Они обнаружили водород внутри крошечных шариков вулканического стекла. Поскольку сегодня на Луне не извергаются вулканы, открытие представило доказательства того, что вода существовала на Луне, когда вулканы извергались в древнем прошлом Луны. Кроме того, сохранившийся водород дал ключ к разгадке происхождения лунной воды: если она образовалась в результате извержения вулканов, она должна была появиться изнутри Луны. Открытие показало, что вода была частью Луны с момента ее раннего существования и, возможно, с момента ее образования.
Signs of Hydration
Signs of Hydration (2009)
Chandrayaan, Cassini, Deep Impact
Группа космических аппаратов позволила совершить захватывающие открытия в 2009 году. Ни один из них не был предназначен для поиска воды на Луне, однако Chandrayaan- 1 и миссии NASA Cassini и Deep Impact обнаружили признаки гидратированных минералов в виде молекул кислорода и водорода в освещенных солнцем областях Луны.
Исследователи не могли определить, наблюдали ли они гидратацию за счет гидроксила (ОН) или воды (H
Наблюдения за лунным мусором
Наблюдения за лунным мусором раскрывают больше (2009 – 2019)
Художественная визуализация спутника LCROSS. Авторы и права: НАСА/Лаборатория реактивного движения Спутник для наблюдения и зондирования лунных кратеров (LCROSS) и лунный разведывательный орбитальный аппарат (LRO) запущены вместе в 2009 г.. Позже в том же году LCROSS намеренно выпустил снаряд в воронку, которая, как считается, содержала водяной лед, и пролетел через обломки от удара снаряда. Четыре минуты спустя сам LCROSS намеренно столкнулся с Луной, пока LRO наблюдал. Комбинированные наблюдения показали наличие в выброшенном материале зерен водяного льда.
Подтверждение лунной воды – Затененные области (2018)
Подтверждение наличия лунной воды и затененных областей
Данные Лунного минералогического картографа (M3), установленного на борту ISRO Chandrayaan-1, предоставили ученым первую карту минералов, составляющих лунную поверхность, с высоким разрешением. Прибор NASA был запущен на борту индийской миссии Chandrayaan-1 в 2009 году.. Анализ полного набора данных с M3, объявленного в 2018 году, выявил несколько подтвержденных местонахождений водяного льда в постоянно затененных областях Луны.
Подтверждение лунной воды — освещенной солнцем поверхности
Подтверждение лунной воды — освещенной солнцем поверхности (2020 г.)
В 2020 году НАСА объявило об открытии воды на освещенной солнцем поверхности Луны. Данные Стратегической обсерватории инфракрасной астрономии (SOFIA) показали, что в кратере Клавиус вода существует в концентрациях, примерно эквивалентных бутылке воды на 12 унций в кубическом метре почвы на поверхности Луны. Открытие показало, что вода может распределяться по лунной поверхности даже на освещенных солнцем участках, а не ограничиваться холодными и темными областями.
Иллюстрация H 2 Молекулы O на лунной поверхности. SOFIA НАСА подтвердила наличие воды на освещенной солнцем поверхности Луны в 2020 году.
Авторы и права: НАСА Что еще предстоит открыть
Что еще предстоит открыть
Исследователи подтвердили, что вода существует как на освещенной солнцем, так и на затененной поверхности Луны, однако остается много вопросов. Лунные ученые продолжают исследовать происхождение воды и ее поведение. Есть свидетельства того, что вода на Луне образуется в результате столкновений древних и нынешних комет, ледяных микрометеоритов, сталкивающихся с лунной поверхностью, и взаимодействия лунной пыли с солнечным ветром. Однако необходимы дополнительные исследования, чтобы понять всю историю, настоящее и будущее воды на Луне.
Сценарист: Эллисон Гаспарини с Молли Вассер
Научные консультанты: Кейси Хоннибалл, Тим Ливенгуд
Глубинное исследование
Вода, выпущенная с Луны (видео)
В 2019 году ученые обнаружили, что вода выделяется с Луны во время метеоритных дождей.
