Американцы составили водную карту поверхности Луны

Основываясь на уточненных спектроскопических данных, американские астрофизики составили первые количественные карты содержания воды на поверхности Луны. Полученные данные показали, что основным источником воды на поверхности Луны является солнечный ветер. А составленные карты могут потом быть использованы для уточнения теоретических моделей поведения летучих веществ на безвоздушных космических объектах. Работа опубликована в Science Advances.

Впервые наличие воды на поверхности Луны было обнаружено еще 1978 году благодаря анализу образцов лунного грунта, доставленных зондом «Луна-24». В результате анализа образцов, точечно взятых в разное время в разных областях Луны, удалось установить, что вода присутствует как в лунном реголите на поверхности, так и в недрах спутника. При этом по поверхности спутника вода распределена очень неравномерно, и, если в экваториальных областях воды совсем мало, то, например, в полярных областях в 2008 году было обнаружено около 600 миллионов тонн водяного льда. Большое количество отдельных точечных измерений, однако, не позволяло делать точных выводов ни о происхождении воды, ни о динамике ее поведения.

Используя данные, полученные со спектрометра M³ (Moon Mineralogy Mapper) на зонде Чандраян-1, американские ученые составили первые полные количественные карты содержания воды на поверхности Луны. Для количественной оценки они использовали новую модель температурной поправки, которая была предложена в прошлом году и позволяет не занижать температуру на 10-30 кельвинов, как это делали предыдущие модели. В результате на основе данных о поглощении и рассеянии в инфракрасной и видимой областях спектра удалось получить величину эффективной одночастичной толщины поглощения (ESPAT), которая для длины волны 2,9 микрон прямо пропорциональна полному содержанию воды на поверхности. Под «водой» ученые при этом понимали не только H₂O, а все соединения, содержащие кислород и водород.

Оказалось, что в первую очередь содержание воды на поверхности Луны коррелирует с широтой и, соответственно, температурой поверхности. Максимальное содержание воды составило 0,5 промилле в северной полярной области и 0,5 промилле — в южной. Такая закономерность связана с понижением диффузии и температурной десорбции ближе к полюсам. (Стоит отметить, что из-за затенения и сильного зашумления сигнала из полученных спектроскопических данных не удалось точно оценить содержание воды для самых полярных областей — больше 85 градусов). По этим же причинам суточные колебания содержания воды слабые в полярных областях в обоих полушариях и значительно сильнее выражены в экваториальных зонах. По словам ученых, кроме широты, другим важным фактором, определяющим содержание воды, является степень эрозии лунной породы на поверхности.

Полученные данные о распределении воды по поверхности согласуются с гипотезой о том, что основным источником воды на поверхности Луны является солнечный ветер. Вода именно такого происхождения обычно содержится в образцах лунного реголита. При этом повышенное содержание воды в областях с повышенным содержанием кремния и в центре кратеров свидетельствует о том, что вода магматического происхождения на Луне тоже присутствует, хоть и в куда меньших количествах.

Ученые отмечают, что полученные данные являются первой экспериментальной количественной оценкой содержания воды, которые потом можно использовать для сравнения с теоретическими моделями поведения летучих веществ как на самой Луне, так и на других безвоздушных космических телах. Стоит отметить, что анализ содержания воды и источников ее происхождения не только дает информацию о современных путях переноса летучих веществ, но и позволяет по-новому взглянуть на теорию происхождении Луны.

Александр Дубов