Лёд в постоянно затенённых приполярных лунных кратерах давно уже не новость, хотя некоторое время назад обнаружение воды заставило посмотреть на Луну, — тело, казалось бы наглухо уже изученное и эталонно скучное, — другими глазами. И тут достаточно напомнить, что выглядят ледники в кратерах не так как на заглавной картинке. Их не видно. Лёд, — не голубой, не чистый, размешанный с минеральным материалом, — покрыт слоем реголита. Но интересно в данной связи не состояние льда, а его происхождение. Откуда на Луне вода?
Ну правда. Лёд в приполярных кратерах, на не освещаемым солнцем дне которых температура всегда немногим выше абсолютного нуля, мог сохраниться со времён молодости Солнечной системы. Но чтобы сохраниться, он прежде должен был как-то в кратеры попасть. А что представляла собой Луна четыре с половиной миллиарда лет назад?
Начать можно с Земли. Земля эпохи катархея представляла собой едва прикрытый тонкой корой океан магмы, в котором скопилось выработанное на этапе слияния планетоидов ударное тепло. Под океаном расплава оставалось ещё сравнительно холодное ядро, сформировавшееся в мирный период аккреции. Хондриты, вошедшие в состав ядра, переплавлялись, выделяя воду и газы в изначально «сухую» мантию. Верхние слои земного вещества вода покинула за время многократных импактных испарений... Собственно, и Луна образовалась, как обычно считается, в результате столкновения Протоземли и имеющего размер Марса планетоида Тейи, при котором 40% вещества тел перешло в фазу пара и плазмы… Даже железо, испарившись, частично покинуло окрестности Земли. Какая вода?
...И, кстати, о воде. На Луне её нашли так поздно и неожиданно, поскольку очень поздно стали искать. Ибо в недавнем прошлом и мысли о наличии воды на Луне не допускалось. На поверхность Земли вода попала в результате дифференциации недр, — вместе с другими вулканическими газами во время извержений. Скапливаясь в атмосфере, пар остывал и проливался дождями… Поверхность же Луны 4 миллиарда лет назад также была покрыта реками лавы, русла которых видны до сих пор. Но дифференциация недр не зашла на Луне далеко, излияния магмы быстро прекратились, а атмосферы, где пар мог бы накапливаться, на спутнике Земли никогда не было. То есть, в кратерах не может находиться «изначальная» вода, попавшая в состав Луны на этапе формирования — из состава хондритов.
Когда же вода на Луну попала? Гипотеза о космическом — кометном — происхождении воды на Земле не выдержала проверки, возможность которой появилась, после того как стала понятна разница в изотопном составе «земной» и «внеземной» воды. Но в прошлом эта гипотеза некоторое время даже имела статус рабочей. Частично же космического происхождения воды на Земле аргументированно отрицать нельзя и сейчас. Долгопериодических комет, какими мы видим их сейчас, в период формирования планет и некоторое время после ещё не существовало. Осколки планетоидов уже летали на дальних орбитах, но лёд на них ещё не намёрз. Однако, в околосолнечные регионы могли быть заброшены ледяные планетезимали внешних колец — короткопериодические кометы — и осколки ледяных лун, оказавшихся лишними в формирующихся системах планет гигантов.
Падение ледяных тел на Луну (как и на Землю) привело бы к испарению снарядов, как и к испарению — с образованием кратера — кратно большей массы принявших удар пород коры. Результатом импакта должно было стать окружение тела облаком водяного и кремниевого пара, постепенно оседающего в виде снега и пыли… Но так это могло работать на Земле. На Луне — с крайне низкой эффективностью. То есть, версия «водяной бомбардировки» выглядит очень сомнительно. Если бы кометы могли создать ледники даже на Луне, участие «космической» воды в формировании земной гидросферы не вызвало бы вопросов.
...И, кстати, о воде ещё раз. Мысль о возможности существования ледников в полярных кратерах возникла после обнаружения воды в некоторых образцах лунного реголита. Только у поверхности спёкшаяся пыль оказалась сухой. Глубже же, как минимум, связанная вода — молекулы, застрявшие в кристаллической решётке соединений железа и кремний, появлялась.
Происхождение воды, как и гелия-3, в лунном грунте с наибольшей очевидностью могло быть солнечным. Солнечный ветер, состоящий из ядер водорода непрерывно бомбардирует поверхность не прикрытых магнитным полем и атмосферой тел. Проникая же в камень — глубоко, ибо велика скорость частицы, — протон рекомбинирует с электроном, создавая наведённый электрический заряд — со всяческими интересными эффектами, — и атом водорода. Водород может покинуть породу, ибо способен сквозь кристаллические решётки проходить. Но может и вступить в реакцию с кислородом, — частично восстановить железо, — и превратиться в воду. Вода же покинуть камень не способна.
...Но солнечным происхождение воды на Луне может быть где угодно, кроме полярных кратеров. Да и ледники таким образом не образуются. Накопление товарных количеств воды в реголите за счёт продолжающегося выхода из недр по микротрещинам представлялось сомнительным по той же причине. В «тёмных» кратерах данный процесс мог бы идти эффективнее, чем в «светлых», — но едва ли дело могло бы дойти до ледников.
Блог с ежедневными публикациями, это не развлечение, а работа. Кошелёк ЮMoney 4100 1168 3178 5907
В настоящий момент считается, что вода на Луне имеет земное происхождение. Последствия падения ледяного тела на планету описывались выше. Импакт ведёт к наполнению околопланетного пространства паром всех разновидностей. Тот же эффект будет иметь удар обычного — каменного — астероида по «влажной» планете. В конце катархея и архее Земля была уже влажной, и импакты приводили к испарению морей, а также частичном срыву насыщенной паром атмосферы. Что немаловажно, приводил он и к испарению включающих большое количество связанной воды хондритов. Луна же в этот период висела пугающе близко. В результате, часть снега и пыли оседала на её поверхность.
Разумеется, на освещённых участках снег сублимировался мгновенно, а молекулы пара или разрушались солнечным ветром или покидали Луну. Но в полярных кратерах этого не происходило. Земная вода — в виде смеси снега и пыли, — образовывала там растущий слой. Лишь позже, когда астероидная бомбардировка прекратилась, а Луна ушла дальше, эти отложения были занесены обычным реголитом.