Ученые увеличили в 100 раз оценку запасов воды в лунных кратерах
Сравнение приполярных кратеров на Луне и Меркурии указало, что в них могут скрываться залежи миллиардов тонн водяного льда — примерно в 100 раз больше, чем считалось ранее, пишут ученые в статье, опубликованной в Nature Geoscience. Однако эта вода быстро испаряется в космос даже из кратеров, которые всегда находятся в тени, установили авторы другой статьи, опубликованной в Geophysical Research Letters.
Сегодня ученые не сомневаются в существовании на Луне значительных запасов водяного льда. В частности, много воды должно быть на дне постоянно затененных кратеров в районе южного полюса. Более точные оценки сделать сегодня затруднительно, так как на данный момент наиболее подробные данные получаются при помощи изучения отраженного света — так работает прибор LAMP на борту американского орбитального зонда LRO. Однако в темных кратерах по определению мало света, поэтому измерения не позволяют регистрировать малые количества воды.
Астрономы из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе под руководством Лиора Рубаненко (Lior Rubanenko), провели параллели между Луной и Меркурием. На полюсах этих объектов, несмотря на значительную разницу в расстоянии до Солнца, условия во многом похожи. В частности, температура в тени и на освещенной части сильно отличается из-за почти полного отсутствия атмосферы.
Наиболее подробные данные о самой короткопериодической планете Солнечной системы собрал аппарат MESSENGER. В частности, на его борту был прибор Mercury Laser Altimeter, позволяющий измерять высоту особенностей рельефа. Авторы работы использовали эту информацию для построения зависимости между размером и глубиной двух тысяч кратеров, расположенных на северном полюсе Меркурия. Оказалось, что кратеры становятся заметно менее глубокими ближе к полюсу, что ученые связывают с накоплением выпадающих в осадок веществ, в том числе водяного льда, а в некоторых местах толщина таких покровов составляет до 50 метров.
Сравнение результатов с аналогичными данными для 12 тысяч кратеров на Луне и выявило похожую зависимость для южного полюса ближайшего космического тела. Исследователи также связывают это с накоплением водяного льда. Пространственное расположение кратеров с известными залежами льда коррелирует с уменьшением глубины, что авторы считают подтверждением предложенной интерпретации. Если предположить что все 10 тысяч квадратных километров затененных мест на поверхности Луны покрыты десятиметровым слоем льда, то суммарное его количество будет составлять порядка 100 миллиардов тонн, что примерно в 100 раз больше предыдущих оценок.
В другой работе ученых под руководством сотрудника Центра космических полетов NASA имени Годдарда Уильяма Фарелла (William Farrell) описывается влияние солнечного ветра и микрометеоритов на лед в затененных кратерах. Авторы показывают, что взаимодействие с расширяющимися потоками плазмы от звезды и постоянно падающими небольшими телами приводит к постоянному улетучиванию верхних слоев. Это связано с небольшой гравитацией Луны и отсутствием атмосферы, из-за чего выбитая с поверхности микроскопическая частица может подняться высоко над поверхностью, оказаться под воздействием прямых солнечных лучей и упасть лишь в десятках километров от прежнего места.
В результате слой толщиной около полумикрона должен полностью разрушаться на масштабе двух тысяч лет. По оценкам исследователей, над полярными кратерами с залежами льда должно находиться разреженное облако воды. Крупный кратер около 40 километров в диаметре должен излучать примерно 1019 молекул воды в секунду. Подтвердить это смогут будущие измерения: авторы прогнозируют концентрацию над кратерами около 10 молекул в кубическом сантиметре.
Ранее ученые
, что в прошлом на Луне было два периода, когда она была пригодной для жизни. Также российские ученые
кометы из списка источников воды на Луне. О запутанной истории обнаружения и опровержения существования воды на Луне читайте в нашем материале
.
Тимур Кешелава
Они находятся в маломассивных рентгеновских двойных системах
Астрономы на основе наблюдений за пульсаром PSR J1023+0038 определили механизм переключения переходных миллисекундных пульсаров между режимами активности. Предполагается, что он связан с взаимодействием между пульсарным ветром и внутренней частью аккреционного диска, а также с выбросами вещества. Статья опубликована в журнале Astronomy&Astrophysics. После рождения нейтронные звезды обладают очень высокой скоростью вращения, которая постепенно уменьшается со временем. Однако астрономам известны миллисекундные пульсары, представляющие собой быстровращающиеся нейтронные звезды, которые находятся в маломассивных рентгеновских двойных системах и раскручиваются до миллисекундных периодов вращения за счет аккреции вещества звезды-компаньона. Этот эволюционный путь состоит из нескольких стадий, одна из которых представлена переходными миллисекундными пульсарами — очень редкими и плохо изученными объектами. Они могут находиться в двух состояниях: радиопульсар (объект порождает импульсы радиоволн) и активный режим (нейтронная звезда ярко излучает в рентгеновском диапазоне, аккрецируя вещество из диска вокруг нее). В активном режиме ученые выделяют два состояния — высокий уровень активности, который возникает чаще всего и характеризуется пульсациями рентгеновского, ультрафиолетового и оптического излучения от пульсара, и низкий уровень активности, когда пульсаций нет. Астрофизиков очень интересует, каким образом эти режимы возникают и почему непредсказуемо меняются. Группа астрономов во главе с Марией Кристиной Бальо (Maria Cristina Baglio) из Нью-Йоркского университета в Абу-Даби опубликовала результаты мультиволновых наблюдений за переходным миллисекундным пульсаром PSR J1023+0038, проведенных в июне 2021 года при помощи наземных и космических телескопов, таких как NuSTAR, XMM-Newton, «Хаббл», VLT, ALMA, VLA, NTT и FAST. PSR J1023+0038 был обнаружен в 2007 году как пульсар с периодом вращения 1,69 миллисекунды, обращающийся вокруг маломассивной звезды-компаньона (около 0,2 массы Солнца) за 4,75 часа. В 2013 году он перешел в режим высокого уровня активности, демонстрируя признаки формирования аккреционного диска. Данные наблюдений позволили астрономам построить физическую модель переключения миллисекундного пульсара между режимами активности. Во время высокого уровня активности существует ударная волна между ветром от пульсара и внутренним аккреционным потоком, где возникает большая часть рентгеновского излучения, а также рентгеновские, ультрафиолетовые и оптические пульсации. При этом самая внутренняя область усеченного, геометрически тонкого аккреционного диска, заменяется радиационно неэффективным, геометрически толстым потоком, а падающее на пульсар вещество втягивается в магнитное поле и ускоряется, образуя компактный джет из плазмы, которая выбрасывается наружу. Переход в режим низкого уровня активности инициируется дискретными выбросами вещества поверх джета вдоль оси вращения пульсара, что приводит к угасанию пульсаций. В таком состоянии пульсарный ветер все еще способен проникнуть в аккреционный диск и инициировать возникновение джета. Затем поток вещества из аккреционного диска может вновь заполнить область вблизи пульсара и он перейдет высокий режим активности. Ранее мы рассказывали о том, как ученые впервые увидели гамма-затмения пульсаров-«черных вдов» и напрямую измерили скорость собственного движения пульсара.