До эры "Аполлонов" исследователи полагали, что Луна является сухой пустыней. Все из-за экстремальных температур на его поверхности и суровых космических условий. Однако до сих пор многое изменилось, и ученые подтвердили существование воды на спутнице Земли. Она встречается в виде льда в затененных полярных кратерах, в отложениях лунной почвы и в породах вулканического происхождения. Однако до сих пор существует неопределенность относительно количества и происхождения воды на Луне.
Откуда на Луне вода?
Самая популярная теория сегодня заключается в том, что положительно заряженные ионы водорода, движимые солнечным ветром, бомбардируют поверхность Луны и спонтанно реагируют с кислородсодержащими минералами в реголите с образованием гидроксильных групп (ОН-). А энергия от бомбардировок микрометеоритами может преобразовать гидроксильные группы в воду (H2O). Однако новые международные исследования показывают, что солнечный ветер, возможно, не единственный источник ионов, попадающих на поверхность нашего естественного спутника. Ученые показывают, что частицы с Земли также могут доставлять воду на Луну. Если смотреть в более широком смысле, планеты могут быть одним из источников воды для своих спутников.
Вода гораздо более распространена в космосе, чем первоначально думали астрономы. Она была обнаружен на поверхности Марса, на спутниках Юпитера, в кольцах Сатурна, кометах, астероидах и на Плутоне. Она также была обнаружена в облаках далеко за пределами нашей Солнечной системы. Ранее исследователи предполагали, что вода попала в эти объекты во время формирования Солнечной системы. Сейчас мы получаем все больше и больше доказательств того, что вода в космосе намного более динамична.
Новое исследование было опубликовано в Astrophysical Journal Letters.
Влияние магнитосферы Земли
Солнечный ветер по-прежнему остается вероятным источником воды на поверхности Луны. Однако компьютерные модели, разработанные учеными, предполагают, что до половины воды из этого источника должна испаряться во время полнолуния, когда Луна находится под влиянием магнитосферы Земли.
Удивительно, но последний анализ гидроксильных карт поверхности Луны прибором Moon Mineralogy Mapper, установленным на спутнике Chandrayaan-1, показал, что поверхностная вода Луны не исчезает в период воздействия магнитосферы Земли. Ученые ранее считали, что магнитное поле Земли не дает солнечному ветру достичь Луны, в результате чего вода испаряется быстрее, чем образуется. Однако оказывается, что это не так.
Сравнивая гидроксильные карты поверхности Луны до, во время и после прохождения через магнитосферу, ученые обнаружили, что лунная вода может пополняться ионными потоками из магнитосферы, также известными как «ветер Земли». Присутствие этих ионов земного происхождения возле Луны было подтверждено спутником "Кагуя", а спутники THEMIS-ARTEMIS определили их характеристики.
Предыдущие наблюдения спутника "Кагуя" во время полнолуния обнаружили высокие концентрации изотопов кислорода, выходящих из озонового слоя Земли и оседающих в лунном грунте, наряду с обилием ионов водорода. Эти комбинированные потоки частиц принципиально отличаются от потоков солнечного ветра. Открытие предполагает, что магнитосфера Земли сама по себе образует «водный мост», который может пополнять водные запасы Луны.
Будущие исследования
В исследовании участвовала группа экспертов в области космохимии, космической физики и планетной геологии. Как оказалось, более ранние интерпретации ученых не учитывали влияние ионов, приходящих с Земли, и не изучали, как вода на поверхности Луны изменяется со временем. Анализ был особенно трудным из-за редкости подобных наблюдений и необходимости сравнивать одинаковые условия на поверхности Луны.
По мнению исследователей, будущие исследования солнечного ветра и планетарных ветров могут раскрыть больше информации о происхождении воды в нашей Солнечной системе. Однако для нового исследования потребуются спутники, оснащенные комплексными спектрометрами для картографирования воды и датчиками частиц на орбите и на поверхности Луны.
Подобные исследования могут помочь определить лучшие регионы для будущего исследования и возможного поселения на Луне. Они также смогут лучше защитить людей и искусственные спутники от опасностей, связанных с радиацией, и усовершенствовать компьютерные модели и лабораторные эксперименты, объясняющие образование воды в космосе.
Источник: UCLA Earth, Planetary and Space Sciences