Результаты последних исследований индийской миссии «Чандраян-3» свидетельствуют о том, что скрытые запасы водяного льда под поверхностью Луны могут быть более значительными, чем считалось ранее.
Последние данные, полученные индийским аппаратом «Чандраян-3», свидетельствуют о том, что скрытые запасы водяного льда под поверхностью Луны могут быть более значительными, чем считалось ранее. Эти запасы могут иметь решающее значение для будущих астронавтов, обеспечивая их питьевой водой, охлаждая оборудование, вырабатывая кислород и даже обеспечивая топливом для полетов в дальний космос.
Корабль Индийской организации космических исследований (ISRO) «Чандраян-3» успешно совершил мягкую посадку вблизи южного полюса Луны 23 августа 2023 года. Исследование, опубликованное в журнале Communications Earth & Environment, основано на данных, собранных экспериментом Chandra’s Surface Thermophysical Experiment (ChaSTE) — полезной нагрузкой на борту Vikram, посадочного модуля миссии.
Понимание тепловой среды Луны
Полезная нагрузка ChaSTE была разработана для измерения температуры и теплопроводности лунной поверхности. Она провела измерения поверхности в районе места посадки, обеспечив измерение температуры верхних 10 сантиметров реголита и оценив теплопроводность в южной полярной области Луны. Реголит — это слой обломков горных пород, покрывающих безвоздушные небесные тела, такие как Луна. «Эксперимент ChaSTE на борту посадочного аппарата Vikram корабля Chandrayaan-3 позволил получить первые, насколько нам известно, температурные профили in-situ в районе южной полярной области Луны», — пишут в исследовании ученые из Индии. Ранее подобные измерения были доступны только в экваториальных регионах, где совершали посадку миссии НАСА «Аполлон».
В исследовании подчеркивается, что местная теплофизическая среда играет важную роль в определении наличия и стабильности водяного льда на Луне. Цель эксперимента ChaSTE — изучить эти факторы окружающей среды в месте посадки, чтобы лучше понять условия, которые позволяют водяному льду оставаться стабильным на поверхности или под ней.
Почему водяной лед важен для будущих миссий
Наличие и стабильность водяного льда на Луне зависят от местных теплофизических условий. Предыдущие исследования показали, что температура поверхности от -163,15°C до -159,15°C благоприятствует присутствию водяного льда, особенно в полярных регионах. Исследователи также предположили, что водяной лед может мигрировать глубже в недра.
ChaSTE начал сбор данных на второй день после посадки и продолжал измерения до 2 сентября 2023 года. Полезная нагрузка проникла в лунный грунт, чтобы проанализировать колебания температуры.
Результаты оказались неожиданными — температура в районе южного полюса Луны оказалась выше, чем ожидалось. На обращенном к Солнцу склоне под углом 6° была зафиксирована пиковая температура 82°C, а во время лунной ночи она упала до -168°C. В то же время на плоском участке в метре от посадочной платформы была зафиксирована более низкая пиковая температура — 59°C.
Удивительные данные о температуре
«Более высокие температуры, измеренные в этом высокоширотном месте, оказались весьма неожиданными, хотя наши расчеты, сделанные до посадки, предсказывали более высокие температуры. Однако мы не ожидали, что температура поверхности может демонстрировать значительную изменчивость в метровом масштабе».
Это совершенно новый взгляд на температуру и теплофизику на Луне, который требует более детальных исследований в будущем», — сказал К. Дурга Прасад, преподаватель и главный исследователь ChaSTE (PRL), Отдел планетарных наук Лаборатории физических исследований, в интервью изданию Down To Earth.
Результаты исследования ChaSTE свидетельствуют о том, что высокие температуры поверхности делают водяной лед на поверхности нестабильным. Однако исследование также показывает, что определенные условия, такие как угол наклона и воздействие Солнца, влияют на температуру и теплофизические свойства, что потенциально позволяет водяному льду оставаться стабильным в некоторых областях.
Где водяной лед может быть стабильным?
Исследователи смоделировали солнечный поток и суточные колебания температуры под разными углами наклона, чтобы определить, где водяной лед может быть наиболее стабильным. Склоны, обращенные к солнцу, вряд ли могли поддерживать стабильность водяного льда, но более крутые полюсные склоны, превышающие 14°, обеспечивали лучшие условия.
При уклоне 14° максимальная и минимальная температуры были зарегистрированы на уровне -37,15°C и -199,15°C, что говорит о том, что водяной лед может оставаться стабильным на глубине до одного метра. На склоне 18° максимальная и минимальная температуры -120,15°C и -206,15°C указывали на то, что водяной лед может быть стабильным даже на поверхности и под поверхностью в пределах одного метра.
ChaSTE также показала, что близлежащие склоны, обращенные в сторону от Солнца, могут быть гораздо холоднее, чем обращенные к Солнцу участки, расположенные всего в метре друг от друга, что создает условия, благоприятные для присутствия водяного льда в неглубоких подповерхностных слоях.
Последствия для будущих исследований Луны
«Измерения ChaSTE дают много новой информации о распределении температуры в самом внешнем 10-сантиметровом слое реголита лунного высокоширотного нагорья, — пишут исследователи в своем исследовании. Эти высокоширотные районы являются перспективными местами для поиска водяного льда, использования ресурсов и будущего обитания человека.
Кроме того, в этих регионах меньше технических проблем по сравнению с районами, расположенными ближе к полюсам Луны, что делает их более доступными для исследования».
В будущем исследователи намерены изучить различные районы, чтобы определить наличие и количество водяного льда. Они также подчеркивают необходимость более глубокого понимания лунного цикла воды и его изменений во времени, что может помочь в будущих исследованиях, проводимых людьми и роботами.
Повышенная температура поверхности, зафиксированная «Чандраян-3», ставит под сомнение стабильность поверхностного водяного льда, однако данные указывают на то, что на более крутых, затененных склонах, особенно превышающих 14°, могут существовать условия, благоприятные для его сохранения. При уклоне в 18° стабильность водяного льда возможна даже на поверхности и под ней, в пределах метра.
Эти открытия имеют важное значение для будущих миссий по освоению Луны. Знание о потенциальных запасах водяного льда вблизи южного полюса может повлиять на выбор мест для посадки и стратегию добычи ресурсов. Дальнейшие исследования, направленные на изучение распределения и количества водяного льда в различных районах, необходимы для полного понимания лунного цикла воды.
Результаты «Чандраян-3» подчеркивают перспективность высокоширотных районов Луны для поиска водяного льда, использования ресурсов и будущего обитания человека. Меньшие технические сложности в этих регионах, по сравнению с полюсами, делают их более доступными для изучения.
Измерения ChaSTE предоставили ценную информацию о температурном режиме и теплофизике реголита в районе южного полюса, что способствует расширению знаний о Луне и подготовке к будущим пилотируемым и роботизированным миссиям.
вы найдёте новости о непознанном, НЛО, мистике, научных открытиях, неизвестных исторических фактах.
