С конца 1960-х годов ученые предполагали, что Солнце может поставлять ингредиенты для образования воды на поверхности Луны. По гипотезе, поток заряженных частиц от Солнца — солнечный ветер — при столкновении с лунным грунтом способен запускать химическую реакцию, приводящую к формированию молекул воды.
Недавно группа исследователей под руководством Ли Хся Ео из Центра космических полётов Годдарда NASA (Гринбелт, Мэриленд) впервые подтвердила этот процесс в условиях, максимально приближенных к лунной реальности. Результаты опубликованы в журнале Journal of Geophysical Research: Planets.
Для освоения Луны, в частности в рамках программы Artemis, где особое внимание уделяется полярным областям, наличие воды критически важно. Основная часть лунной воды, по современным оценкам, заморожена в постоянно затенённых регионах обоих полюсов. Новое исследование подтверждает возможность её образования непосредственно на поверхности.
Ли Хся Ео отмечает: «Только с участием лунного грунта и базового ингредиента от Солнца — постоянно поступающего водорода — существует вероятность образования воды».
Солнечный ветер — это постоянный поток протонов (ядер водорода), движущийся от Солнца со скоростью свыше миллиона миль в час. В то время как магнитное поле и атмосфера Земли отклоняют большую часть солнечных частиц, Луна остаётся практически незащищённой.
При попадании протонов солнечного ветра на реголит (пыль и камни, покрывающие Луну), протоны сталкиваются с электронами, рекомбинируются и образуют атомы водорода. Эти атомы могут проникать сквозь грунт и связываться с кислородом, содержащимся в минералах, например, в силикате, с образованием гидроксила (OH) и воды (H₂O).
Учёные уже обнаружили на глубине нескольких миллиметров признаки присутствия гидроксила и воды. Фиксация этих соединений происходит по спектральному «отпечатку» — падению интенсивности отражённого света на определённой длине волны. Текущие приборы не позволяют чётко отличить гидроксил от воды, поэтому в отчётах обычно оба вещества рассматривают под общим термином «вода».
Кроме солнечного ветра, к образованию воды могут также способствовать микрометеоритные удары, создающие кратковременное тепло и активирующие химические реакции.
Данные с космических аппаратов свидетельствуют: солнечный ветер является главным источником компонентов воды на поверхности Луны. Яркий признак — изменение спектрального сигнала, связанного с водой, в течение лунных суток. Утром сигнал сильнее, ослабевает днём и вновь усиливается ночью, что указывает на ежедневное обновление запасов за счёт солнечного ветра.
В эксперименте Ли Хся Ео и Джейсона Маклейна (NASA Goddard) использовался уникальный прибор: пучок солнечных частиц, герметичная вакуумная камера, имитирующая условия Луны, и молекулярный детектор — всё в едином непроницаемом для загрязнений комплексе. Это важное отличие от предыдущих исследований, где образцы контактировали с воздухом.
В качестве материала взяли пыль двух лунных образцов, собранных астронавтами миссии Apollo 17 в 1972 году и хранящихся в Центре им. Джонсона (Хьюстон). Перед экспериментом образцы прокалили для удаления всей приобретённой воды. Затем в течение нескольких дней бомбардировали их искусственным солнечным ветром, эквивалентным 80 000 лет реальной лунной экспозиции.
С помощью спектрометра исследовали отражённый свет и отслеживали химические изменения. Было зафиксировано падение сигнала на длине волны около 3 микрон — в инфракрасной области, где воду особенно хорошо видно по спектру поглощения. Такой результат свидетельствует о формировании гидроксила и воды в лунных образцах под воздействием солнечного ветра.
Исследователи подчёркивают, что пока невозможно однозначно утверждать о создании полноценных молекул воды, однако экспериментальные данные подтверждают образование как гидроксила, так и воды.
Эти результаты не только уточняют механизмы появления воды на Луне, но и имеют прямое значение для будущих миссий, в частности для освоения южного полюса в рамках программы Artemis, где водные ресурсы станут залогом успешного длительного пребывания человека на естественном спутнике Земли.
Изображение носит иллюстративный характер
Недавно группа исследователей под руководством Ли Хся Ео из Центра космических полётов Годдарда NASA (Гринбелт, Мэриленд) впервые подтвердила этот процесс в условиях, максимально приближенных к лунной реальности. Результаты опубликованы в журнале Journal of Geophysical Research: Planets.
Для освоения Луны, в частности в рамках программы Artemis, где особое внимание уделяется полярным областям, наличие воды критически важно. Основная часть лунной воды, по современным оценкам, заморожена в постоянно затенённых регионах обоих полюсов. Новое исследование подтверждает возможность её образования непосредственно на поверхности.
Ли Хся Ео отмечает: «Только с участием лунного грунта и базового ингредиента от Солнца — постоянно поступающего водорода — существует вероятность образования воды».
Солнечный ветер — это постоянный поток протонов (ядер водорода), движущийся от Солнца со скоростью свыше миллиона миль в час. В то время как магнитное поле и атмосфера Земли отклоняют большую часть солнечных частиц, Луна остаётся практически незащищённой.
При попадании протонов солнечного ветра на реголит (пыль и камни, покрывающие Луну), протоны сталкиваются с электронами, рекомбинируются и образуют атомы водорода. Эти атомы могут проникать сквозь грунт и связываться с кислородом, содержащимся в минералах, например, в силикате, с образованием гидроксила (OH) и воды (H₂O).
Учёные уже обнаружили на глубине нескольких миллиметров признаки присутствия гидроксила и воды. Фиксация этих соединений происходит по спектральному «отпечатку» — падению интенсивности отражённого света на определённой длине волны. Текущие приборы не позволяют чётко отличить гидроксил от воды, поэтому в отчётах обычно оба вещества рассматривают под общим термином «вода».
Кроме солнечного ветра, к образованию воды могут также способствовать микрометеоритные удары, создающие кратковременное тепло и активирующие химические реакции.
Данные с космических аппаратов свидетельствуют: солнечный ветер является главным источником компонентов воды на поверхности Луны. Яркий признак — изменение спектрального сигнала, связанного с водой, в течение лунных суток. Утром сигнал сильнее, ослабевает днём и вновь усиливается ночью, что указывает на ежедневное обновление запасов за счёт солнечного ветра.
В эксперименте Ли Хся Ео и Джейсона Маклейна (NASA Goddard) использовался уникальный прибор: пучок солнечных частиц, герметичная вакуумная камера, имитирующая условия Луны, и молекулярный детектор — всё в едином непроницаемом для загрязнений комплексе. Это важное отличие от предыдущих исследований, где образцы контактировали с воздухом.
В качестве материала взяли пыль двух лунных образцов, собранных астронавтами миссии Apollo 17 в 1972 году и хранящихся в Центре им. Джонсона (Хьюстон). Перед экспериментом образцы прокалили для удаления всей приобретённой воды. Затем в течение нескольких дней бомбардировали их искусственным солнечным ветром, эквивалентным 80 000 лет реальной лунной экспозиции.
С помощью спектрометра исследовали отражённый свет и отслеживали химические изменения. Было зафиксировано падение сигнала на длине волны около 3 микрон — в инфракрасной области, где воду особенно хорошо видно по спектру поглощения. Такой результат свидетельствует о формировании гидроксила и воды в лунных образцах под воздействием солнечного ветра.
Исследователи подчёркивают, что пока невозможно однозначно утверждать о создании полноценных молекул воды, однако экспериментальные данные подтверждают образование как гидроксила, так и воды.
Эти результаты не только уточняют механизмы появления воды на Луне, но и имеют прямое значение для будущих миссий, в частности для освоения южного полюса в рамках программы Artemis, где водные ресурсы станут залогом успешного длительного пребывания человека на естественном спутнике Земли.