Ледяная тайна Луны: вода прибывала постепенно, а «вечные» тени оказались не такими уж вечными

Согласно новому исследованию, запасы водяного льда на Луне, скрытые в постоянно затенённых кратерах у южного полюса, вероятно, появились на поверхности нашего ближайшего соседа постепенно, а не в результате одного масштабного события.

Более того, эти «вечно» затенённые кратеры не так уж постоянно находятся в тени, как считалось ранее. Изменения наклона Луны по отношению к Земле и Солнцу означают, что угол освещения также менялся на протяжении миллиардов лет. Кратеры, которые 3 миллиарда лет назад были погружены в холодную тень и могли удерживать водяной лёд, не обязательно находятся в тени сейчас, и наоборот.

Новые выводы очень своевременны: успех миссии «Артемида-2» вновь поставил исследование Луны в центр внимания.

Парадоксально, но ещё в 1960-х годах учёные предполагали, что в кратерах у южного полюса Луны, куда солнечный свет почти не попадает, может существовать водяной лёд. Однако образцы, привезённые миссиями «Аполлон», оказались абсолютно сухими. Поэтому всеобщее удивление вызвали данные 1994 года, когда радар миссии Clementine показал признаки присутствия льда. Позже это подтвердили аппараты Lunar Prospector и Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO).

Вода на Луне — бесценный ресурс для будущих обитаемых баз. Её можно не только пить, но и расщеплять на водород и кислород для ракетного топлива и воздуха. Однако вопрос происхождения этой воды оставался загадкой: принесла ли её одна гигантская комета в далёком прошлом, или же она накапливалась постепенно?

Исследователи под руководством Пола Хейна из Университета Колорадо пришли к выводу: единого катастрофического события не было. В качестве отправной точки они использовали тот факт, что лёд есть не в каждом кратере, и его распределение пятнистое. Используя данные о температуре поверхности с прибора Diviner (LRO) и компьютерные модели, учитывающие изменение наклона Луны за миллиарды лет, команда обнаружила чёткую закономерность.

Кратеры, которые находились в тени дольше всего (например, Хаворт у южного полюса, скрытый во тьме более 3 миллиардов лет), содержат больше всего льда. «Похоже, что самые старые кратеры Луны содержат и больше всего льда, — заявил Хейн. — Это означает, что Луна накапливала воду почти непрерывно на протяжении 3–3,5 миллиардов лет».

Таким образом, лёд не мог попасть на Луну в результате одного события. Вместо этого, вероятно, было несколько сценариев: множество мелких ударов астероидов и комет, выделение воды из недр Луны во время древней вулканической активности (той самой, что создала лунные «моря»), а также воздействие солнечного ветра. Поток водорода от Солнца, взаимодействуя с кислородом (часть которого, как выяснилось недавно, поступает из земной атмосферы), мог превращаться в воду прямо на поверхности.

Окончательную точку в этом вопросе поставят только прямые образцы. «Нам нужно отправиться на Луну, чтобы проанализировать их там или доставить на Землю», — подчёркивает Хейн. Уже в конце 2027 года в рамках программы CLPS на Луну отправится новый тепловой прибор L-CIRiS (разработка Хейна), который проведёт детальную съёмку кратеров в поисках водяного льда. Исследование опубликовано 7 апреля в журнале Nature Astronomy.