Загадка лунной воды: Как положение и зрелищность реголита влияют на её распространение
Недавние исследования показывают, что количество, распределение и происхождение воды на поверхности Луны вызывают значительный научный интерес, благодаря их ключевой роли в будущей космической эксплорации.
Исследовательская группа из Института геологии и геофизики Китайской академии наук (IGGCAS) обнаружила, что образцы лунного грунта, доставленные миссией «Чанъэ-6» (собранные с обратной стороны Луны), содержат высокие концентрации OH/H₂O и низкие соотношения дейтерия к водороду (D/H). Эти характеристики подтверждают, что лунная вода имеет солнечное происхождение, отметили ученые.
Сравнение с образцами, собранными миссией «Чанъэ-5» (из похожего региона на видимой стороне Луны), и миссиями NASA «Аполлон» показало, что вода на поверхности Луны имеет глобальное происхождение из солнечного ветра, а её распределение в основном определяется широтой и зрелостью реголита.
Статья с результатами исследования опубликована в журнале Nature Geoscience.
Вода на лунной поверхности играет две критически важные роли: она помогает отслеживать процессы на поверхности Луны и представляет собой потенциальный ресурс для будущих лунных эксплорационных миссий.
Первоначальные наблюдения с помощью инструмента Moon Mineralogy Mapper (M³), установленного на миссии Индии «Чандраян-1», показали, что гидроксильные группы сосредоточены в основном на больших широтах. Миссии NASA «Deep Impact» и «Cassini» подтвердили наличие водяных признаков на более низких широтах, хотя данные были менее явными.
Тем не менее, последующие количественные анализы глобальных данных M³ привели к противоречивым выводам о пространственном распределении лунной воды. Анализ с использованием эмпирических методов термической коррекции показал сильную связь с широтой—содержание воды составляло от десятков частей на миллион (ppm) на низких широтах до около 750 ppm на полюсах. Анализ на основе модели термической коррекции, связанной с диффузией тепла, не обнаружил значительных изменений в содержании воды по всей поверхности Луны.
Это противоречие в значительной степени обусловлено отсутствием точных моделей для учета неопределенностей в эффектах теплового излучения в отражательных спектрах. Поэтому команда акцентировала внимание на том, что прямой лабораторный анализ возвращенных лунных образцов остается наиболее надежным способом определить истинное количество и распределение луной воды.
Хотя образцы «Аполлон» и «Луна» предоставили прямые данные о содержании и происхождении воды на Луне, все эти образцы были собраны в низкоширотных регионах на видимой стороне Луны. Информация о скрытой стороне Луны ранее ограничивалась удаленными наблюдениями, оставляя пробелы в понимании глобального распределения и происхождения воды на луне.
Миссии Китая успешно заполнили этот пробел. В 2020 году миссия «Чанъэ-5» вернула около 1731 грамма лунного грунта из района средних широт (43.06°N) в Басейне Северного Океана Прокелларум.
Совсем недавно миссия «Чанъэ-6»—первый случай, когда образцы были возвращены с обратной стороны Луны—доставила примерно 1935,3 грамма лунного реголита из района средних широт (41.63°S) в бассейне Аполлон.
Эти образцы предоставляют уникальную возможность оценить содержание и распределение воды на поверхности Луны в диапазоне низких и средних широт, а также провести прямые сравнения между видимой и скрытой сторонами Луны.
Исследовательская команда использовала два аналитических метода для изучения образцов «Чанъэ-6». Они применили спектральные измерения для оценки общего содержания OH/H₂O в грунте, которое составило 183 ± 34 ppm.
Дополнительно была использована методика NanoSIMS глубинного профилирования для измерения содержания водорода и соотношения D/H на уровне отдельных зерен. Большинство краев зерен имели высокие концентрации водорода (1000–17500 ppm) и исключительно низкие значения δD—до −983‰ (±11‰)—что указывает на солнечное происхождение.
Содержание воды на верхних поверхностях зерен грунта «Чанъэ-6» сопоставимо с образцами «Чанъэ-5», но почти в два раза превышает образцы «Аполлон». Это подтверждает, что широта (которая тесно связана с температурой) является ключевым фактором распределения воды.
Несмотря на схожие профили глубины содержания воды, образцы «Чанъэ-6» показали более яркие признаки поглощения OH/H₂O и более высокую зрелость реголита по сравнению с образцами «Чанъэ-5». Это определяет зрелость реголита как второй важный контрольный фактор.
На основе этих открытий исследователи предсказывают, что вода на поверхности Луны, вероятно, более обильна в высокозрелом реголите на высоких широтах. Это знание имеет важные последствия для планирования будущих усилий по использованию ресурсов на Луне.
Исследование проводилось в сотрудничестве с Шанхайским институтом технической физики КАС, Институтом геохимии КАС и Академией систем и инноваций космической техники Китая.
В нашем Telegram‑канале, и группе ВК вы найдёте новости о непознанном, НЛО, мистике, научных открытиях, неизвестных исторических фактах. Подписывайтесь, чтобы ничего не пропустить.
