Геологи нашли воду в стеклянных импактитах из лунного реголита

Геологи в ходе анализа лунного грунта, полученного китайской станцией «Чанъэ-5», обнаружили воду в стеклянных сферических частицах ударного происхождения. По их мнению, подобные импактиты могут эффективно накапливать и сохранять воду не только вблизи поверхности Луны, но и на Меркурии или астероидах. Статья опубликована в журнале Nature Geoscience.

К настоящему времени следы присутствия воды найдены как в полярных, так и в более низких широтах Луны, однако ее происхождение и пространственное распределение остаются малоизвестными. Существует несколько потенциальных источников молекул воды на Луне: имплантация ионов водорода солнечного ветра в реголит, дегазация пород во время вулканизма, а также падение комет или астероидов. В рамках модели круговорота воды вблизи поверхности Луны предсказывалось, что может существовать гидратированный слой, содержащий воду в той или иной форме, однако найти этот резервуар пока не удалось.

Группа геологов во главе с Ху Сеном (Hu Sen) из Института геологии и геофизики Китайской академии наук нашла, как именно вода удерживается в грунте вблизи поверхности Луны. Речь идет о стеклянных сферических частицах ударного происхождения, которые присутствовали в образцах с Луны, доставленных на Землю в ходе программ «Аполлон» и «Луна», а также китайским автоматическим аппаратом «Чанъэ-5». Ученые изучили 117 стеклянных оплавленных импактитов из грунта, полученного «Чанъэ-5», при помощи автоэмиссионной сканирующей электронной микроскопии, электронно-зондового микроанализатора, рамановской спектроскопии и масс-спектрометрии вторичных ионов.

Исследователи обнаружили, что содержание молекул воды достигало пика (до двух тысяч микрограмм на грамм) вблизи границ сферических частиц и уменьшалось по мере продвижения к их центру, в то время отношение дейтерия к водороду увеличивалось. Это лучше всего объясняется моделью, в которой вода в виде молекул или гидроксид-ионов в стеклянных импактитах появлялась уже после их образования — в результате имплантации водорода из солнечного ветра и его взаимодействия с кислородом в пограничном слое частиц, а затем постепенно диффундировала к центрам частиц. Время диффузии при температуре 360 кельвин, согласующееся с данными измерений, составляет от 1 до 15 лет, что означает, что вода могла быстро накапливаться и сохраняться в стеклянных сферах.

По оценкам ученых, количество воды, содержащееся в стеклянных импактитах ударного происхождения в поверхностном слое Луне, толщиной до 12 метров, может составлять от 3 × 10¹¹ до 2,7 × 10¹⁴ килограмм. Предполагается, что подобные образования могут накапливать воду из солнечного ветра не только на Луне, но и на других телах без атмосферы, например Меркурии и астероидах.

О том, как на полюсах естественного спутника Земли обнаружили лед, можно узнать из материала «За водой на Луну».