Исследователи выяснили, что водяной лед на Южном полюсе Луны сохранился благодаря магнитным аномалиям в этом районе. Доклад, посвященный этой гипотезе, представили на 53-й Лунной и планетарной научной конференции (LPSC).
Откуда на Луне лед?
Долгие годы ученые не могли представить, что на спутнике Земли можно найти воду в каком бы то ни было состоянии. Их не убедили даже образцы лунного грунта, которые содержали 1 % молекул воды. В 1994 году американский аппарат Clementine облучил теневые участки полюсов радиоволнами. Характер отраженных волн позволил исследователям предположить, что на полюсах Луны, вероятно, есть водяной лед объемом в 1 кубический километр.
Ученые предполагают, что вода на Луне могла появиться из-за извержения вулканов, в газах которых были молекулы воды, а также из-за падения комет, содержащих Н2О. Таким образом, вода создавала своеобразную "атмосферу" вокруг земного спутника. Однако Солнце может нагревать Луну до 150 градусов Цельсия, в результате вода испаряется в космос.
Как лед мог сохраниться на полюсах Луны?
У полюсов нашего спутника значительно холоднее (до -250 градусов Цельсия), чем на поверхности ближе к экватору (так же, как и на Земле). Некоторые кратеры даже ни разу не встречались с солнечным светом. Именно благодаря этому на этих участках вода смогла сконденсироваться и стать льдом.
Однако Луна не имеет своей атмосферы, в результате ее поверхность сталкивается с водородным солнечным ветром (потоком ионизированных частиц, истекающий из солнечной короны). Этот поток ионов может "сшибать" водный слой с поверхности спутника. Несмотря на то, что солнечный ветер затрагивает полюса только по касательной, это могло уничтожить слой льда на них. Однако есть еще одна "лазейка", позволяющая льду откладываться на полюсах Луны.
Магнитные аномалии против солнечных ветров
Группа ученых-планетологов под предводительством старшего научного сотрудника Университета Аризоны Лона Худа (Lon Hood) составили карту магнитных аномалий на Южном полюсе Луны. Для этого они использовали результаты наблюдений магнитометра орбитального аппарата Kaguya. Устройство собирало данные на высоте 30 километров над поверхностью спутника. При составлении карты они использовали только самые точные измерения магнитометра (зарегистрированные на наименьшей высоте с самым чистым внешним полем). Полученные мелкие кусочки моделированных изображений они собрали в большую карту магнитных аномалий Южного полюса Луны.Сопоставив эту карту со схемой освещенности поверхности спутника, ученые выяснили, что умеренные магнитные аномалии присутствуют, по меньшей мере, над двумя темными кратерами около Южного полюса. Несмотря на то, что напряженность этих полей невелика, около 100 нТл (нанотесла), этого достаточно для снижения потоков ионов солнечного ветра на поверхность Луны. Благодаря этому лед в постоянно затемненных кратерах на Южном полюсе не истончается и образует толстую водную "шапку".
Зачем искать воду на Луне?
Поиску воды на спутнике Земли уделяется много денег, времени и сил в космических экспедициях большинства развитых стран мира. Почему она так важна исследователям?
Еще с начала 20-го века Луну рассматривают как перевалочную станцию для далеких космических путешествий и исследований. Раньше это считалось лишь фантазией, однако уже в 2024 году планируется запустить миссию "Артемида". Согласно ей на спутник отправят астронавтов, которые повторят подвиг Нила Армстронга (первого человека на Луне). Если операция пройдет удачно, будет разрабатываться план постройки на спутнике огромной базы. Для ее строительства и поддержания жизнеспособности астронавтов потребуется вода. Однако везти такое количество жидкости на ракете слишком затратно. Кроме того, если освободить место в космических аппаратах от лишнего груза, в них останется больше места для доставки научного оборудования.
"Артемида" и лунный лед
Космическая операция "Артемида" носит не только имиджевый характер. Астронавты, участвующие в миссии, планируют собрать образцы криогенных проб грунта, содержащих лед или замороженные летучие вещества с тех самых затемненных кратеров Южного полюса Луны. Далее пробы планируется доставить на Землю. Для этого на Луну доставят специальные инструменты, научные приборы, электростанции, работающие на солнечном свете, а также один или несколько луноходов. В настоящее время одной из самых больших задач для инженеров стал возврат криогенных проб грунта на Землю. Кроме добычи лунного водяного льда у миссии "Артемида" есть еще несколько амбициозных планов. Сотрудники NASA надеются, что данные, полученные в ходе космической операции, помогут разобраться в происхождении Луны, а также определить факторы, влияющие на ее образование и особенности строения (вулканы, тектонические процессы и импактные события).
Анализы криогенных проб могут показать, насколько активно было молодое Солнце, а также понять риски создания долговременной базы на естественном спутнике Земли.
