Калі паток зараджаных часціц, г.зв. Сонечны вецер трапляе ў паверхню Месяца са хуткасцю 450 кіламетраў у секунду, часціцы, якія ажыццяўляюцца ім, узбагачаюць паверхню Месяца кампанентамі, з якіх можа ўтварацца вада, паведамляюць навукоўцы NASA.
Карыстаючыся кампутарнай праграмай, навукоўцы стварылі мадэляванне хімічных працэсаў, якія ўзнікаюць у выніку сутыкнення часціц сонечнага ветру з паверхняй Месяца. Пратоны, якія ўзнікаюць на Сонцы і выціраюць Месяц, узаемадзейнічаюць з электронамі на паверхні Месяца, што прыводзіць да адукацыі атамаў вадароду. Затым гэтыя атамы перамяшчаюцца па паверхні, прытрымліваючыся атамаў кіслароду, звязаных у малекулах SiO2, і іншых злучэннях, якія змяшчаюць атамы кіслароду, якія ўтвараюць матэрыял, які пакрывае паверхню Месяца, т.зв. реголіт. Кісларод і вадарод аб'ядноўваюцца ў гідраксільныя (OH) групы, водны кампанент або H2O.
"Мы разглядаем ваду як гэта асаблівае магічнае хімічнае рэчыва", - кажа Уільям М. Фаррэл, фізік плазмы ў Цэнтры касмічных палётаў NASA Goddard у Грынбэле, штат Мэрыленд, які дапамог распрацаваць мадэляванне. "Але што цікава: любая парода можа патэнцыйна ствараць ваду, асабліва ўзаемадзейнічаючы з часціцамі сонечнага ветру".
Разуменне таго, колькі вады - альбо яе хімічных інгрэдыентаў - ёсць на Месяцы, мае ключавое значэнне для планаў накіраваць людзей на стварэнне пастаяннай базы на Месяцы, - кажа Орэнтал Джэймс Такер, фізік з Годдарда, які кіраваў мадэляваннем.
"Мы спрабуем даследаваць дынаміку транспарціроўкі каштоўных рэсурсаў, такіх як вадарод па паверхні Месяца і праз экзасферу, вельмі тонкая атмасфера, каб мы ведалі, куды ісці, каб выкарыстоўваць гэтыя рэсурсы", - кажа Такер, які нядаўна апісаў вынікі мадэлявання ў планетах JGR.
Некалькі касмічных зондаў выкарыстоўвалі інфрачырвоныя назіральныя прыборы для вымярэння выпраменьвання, выпраменьванага з Месяца для вызначэння хіміі на яго паверхні. Сярод іх быў зонд Deep Impact, які некалькі разоў набліжаўся да сістэмы Зямля-Месяц на шляху да каметы 103P / Хартлі 2; касмічны карабель Касіні, які ляцеў побач з Месяцам на шляху да Сатурна, і касмічны карабель Чандраян-1, які кружыўся на Месяцы дзесяць гадоў таму. Усе яны знайшлі доказы наяўнасці вады ці яе кампанентаў (вадароду і гідраксільных груп).
Сонца выпраменьвае пастаянны струмень часціц і магнітных палёў, званых сонечным ветрам. Гэты сонечны вецер наносіць удары па глобусах па ўсёй Сонечнай сістэме часцінкамі і выпраменьваннем - якія могуць дасягнуць паверхні планет, калі яго не стрымлівае атмасфера, магнітнае поле ці абодва. Вышэй вы можаце бачыць, як часціцы сонечнага ветру ўзаемадзейнічаюць з некалькімі абранымі планетамі і іншымі нябеснымі целамі. Крыніца: цэнтр касмічных палётаў NASA Goddard / Мэры Пат Грыбык-Кіт
Як гэтыя атамы і злучэнні ўтвараюцца на Месяцы, застаецца адкрытым пытаннем. Цалкам магчыма, што метэорныя ўдары ініцыююць неабходныя хімічныя рэакцыі, але многія навукоўцы лічаць, што галоўным удзельнікам гэтага працэсу з'яўляецца сонечны вецер.
Мадэляванне Такэра, якое адсочвае жыццёвы цыкл атамаў вадароду на Месяцы, падтрымлівае тэорыю сонечнага ветру.
"З папярэдніх даследаванняў мы ведаем, колькі вадароду дасягае Месяца з сонечным ветрам. Мы таксама ведаем, колькі вадароду ў вельмі рэдкай атмасферы Месяца, і ў нас ёсць вымярэнні колькасці гідраксільных груп на паверхні", - кажа Такер. "Цяпер мы прыйшлі да таго, як гэтыя тры наборы вадароду фізічна звязаны адзін з адным".
Паказваючы, як паводзяць сябе атамы вадароду на Месяцы, мы вызначылі, чаму зонды фіксавалі ваганні колькасці вадароду ў розных рэгіёнах Месяца. Менш вадароду збіраецца ў больш цёплых рэгіёнах, напрыклад, на экватары Месяца, таму што атамы вадароду там атрымліваюць энергію ад Сонца і хутка выходзяць з паверхні ў экзасферу, адзначаюць даследчыкі. У адрозненне ад экватара, больш вадароду, відавочна, назапашваецца ў прахалодных месцах каля палюсоў, паколькі туды трапляе менш сонечнага выпраменьвання, а працэс дэгазацыі адбываецца некалькі павольней.
У цэлым мадэляванне Такэра паказвае, што сонечны вецер, які ўвесь час трапляе ў паверхню Месяца, разрывае сувязі паміж атамамі крэмнію, жалеза і кіслароду, якія складаюць большую частку паверхні Месяца. Такім чынам, ёсць больш атамаў кіслароду з незапоўненымі сувязямі. Калі атамы вадароду цякуць па паверхні Месяца, яны часова звязаны з вольнымі атамамі кіслароду (у халодных рэгіёнах даўжэй, чым у цёплых). Яны цякуць з часу ў выходны час, рассейваючыся ў атмасферы Месяца і з часам выбягаючы ў космас. "Увесь гэты працэс нагадвае сапраўдны хімічны завод", - дадае Фарэл.