Когда вы смотрите на Луну, вы не видите воды на ее поверхности. Это не значит, что ее нет. На самом деле, на Луне много «влажности», но она находится в местах и формах, которые мы не можем видеть. Понимание того, где находятся все эти ресурсы, является предметом исследования, основанного на данных NASA Moon Mineralogy Mapper (M3), полученных с борта космического корабля Chandrayaan-1.
Анализ, проведенный группой под руководством старшего научного сотрудника Института планетарных наук Роджера Кларка, показывает, что существует множество источников воды и группа химических веществ, называемых «гидроксилами» (ОН). Вода скрыта в ледяных отложениях в затененных областях и внутри обогащенных пород.
Гидроксилы интересны. Они образуются, когда солнечные протоны взаимодействуют с электронами на поверхности Луны. Это создает атомы водорода, которые соединяются с атомами кислорода, обнаруженными в силикатах и других кислородсодержащих молекулах в лунном реголите. Вместе водород и кислород создают молекулы гидроксила, которые являются компонентом воды. Хотя это потребует некоторой работы, добыча этого «сырья» для получения воды на Луне может стать огромным стимулом для будущих пилотируемых миссий, по словам Кларка.
«Будущие астронавты смогут найти воду даже вблизи экватора, используя эти богатые водой области. Раньше считалось, что только полярный регион, и в частности глубоко затененные кратеры на полюсах, были тем местом, где вода могла быть найдена в изобилии», — сказал Кларк. «Знание того, где находится вода, не только помогает понять геологическую историю Луны, но и то, где астронавты могут найти воду в будущем».
Как они определили источники лунной воды
Поиск источников лунной воды требует специальных инструментов. Вот где пригодились данные миссии Chandrayaan и картографа минералогии NASA. Кларк и его команда сосредоточились на наборе данных, полученных спектрометром визуализации посадочного модуля в 2008-2009 годах. Эти данные инфракрасной спектроскопии содержат спектральные отпечатки как воды, так и гидроксила в солнечном свете, отраженном от поверхности Луны. Инструмент M3 разделил свет на 85 различных видимых и инфракрасных «цветов». Вот как они смогли обнаружить отличительные намеки на воду и гидроксилы на большей части Луны.
Команда также рассмотрела местоположение и геологические контексты распределения воды и гидроксила. Им также пришлось принять во внимание «срок службы» этих ресурсов на Луне. Интересно, что вода медленно разрушается с течением времени. Гидроксил, однако, сохраняется гораздо дольше. Так, например, если кратер ударится о лунную поверхность, «мокрые» камни, которые он «выкопает», со временем потеряют это содержимое из-за воздействия солнечного ветра. Результатом является диффузный слой или «аура» гидроксилов, которые остаются. В других местах протоны солнечного ветра, которые сталкиваются с поверхностью, способствуют образованию тонкого слоя или «патины» гидроксилов на поверхности. Гидроксилы сохраняются гораздо дольше и существуют на Луне до миллионов лет.
«Собирая все доказательства вместе, мы видим лунную поверхность со сложной геологией со значительным количеством воды под поверхностью и поверхностным слоем гидроксила. Как кратерирование, так и вулканическая активность выносят на поверхность богатые водой материалы, и оба наблюдаются в лунных данных», — сказал Кларк.
Использование драгоценных лунных ресурсов
Лунные породы вполне могут помочь в снабжении водой будущих посетителей Луны. Там есть два типа пород. Темные морские породы в основном базальтовые (как гавайская лава). Другой тип — анортозитовая порода. Она встречается в разных местах, включая лунные возвышенности. Анортозиты относительно «влажные», тогда как базальты остаются очень сухими. Два типа пород также содержат гидроксилы, связанные с различными минералами.
Богатые водой анортозиты должны стать целью сбора лунными астронавтами. Чтобы получить хороший запас, вам придется нагреть камни и почвы. Результатом этого процесса может стать долгосрочный запас воды. Вы также можете получить ее, используя методы создания химических реакций, которые высвобождают гидроксил и объединяют четыре гидроксила для создания кислорода и воды.
Конечно, более непосредственный источник находится на полюсах. Именно там лед скрыт внутри затененных стен кратеров или под поверхностью, сохраняясь в течение миллионов лет. Этот источник, вероятно, легче добывать, но вам все равно придется транспортировать воду в другие лунные регионы. Недостатками получения воды из камней являются расходы и энергия, необходимая для их нагрева для извлечения. НАСА и другие агентства (например, Китайское космическое агентство) изучают все методы производства припасов для предстоящих миссий. Изучение мест залежей льда и гидроксилов — это лишь часть более масштабного «поиска воды», который принесет пользу будущим лунным базам.
Для получения дополнительной информации
Источники воды и гидроксила широко распространены на Луне
Глобальное распределение воды и гидроксила на Луне, полученное с помощью Moon Mineralogy Mapper (M3)
