У нашего естественного спутника, Луны, тоже есть свои полярные регионы. Ученые находят все больше свидетельств тому, что на полюсах этого небесного тела даже присутствует водяной лед. Но как это возможно в столь суровых безвоздушных условиях?
Сначала поговорим о более близких и изученных географических полюсах. Земля имеет довольно большой угол наклона - ось её вращения, пролегающая через южный и северный полюса, наклонена к плоскости эклиптики (плоскость "орбиты Земли" вокруг Солнца) примерно на 23,4 градуса. Во время движения нашей планеты по орбите, полярная ось всегда направлена в одну и ту же точку Вселенского пространства. Северный полюс, для примера, всегда указывает на Полярную звезду, вне зависимости от времени года. (Хотя, из-за эффекта прецессии, направление полярной оси может немного колебаться с периодичностью в несколько тысяч лет).
По этой причине, в земных арктических зонах, нам знакомы явления полярной ночи и полярного дня. Если вы находитесь непосредственно на 90-й широте, то есть на одном из полюсов Земли, день и ночь будут длиться по шесть месяцев. Большой угол наклона планеты также создает условия для смены летних и зимних сезонов в разных полушариях.
С Луной же все обстоит несколько иначе. Ось вращения этой небольшой планеты наклонена к плоскости эклиптики всего на 1,54 градуса, что приводит к минимальным колебаниям высоты Солнца над горизонтом в полярных регионах. Этот маленький угол наклона имеет поразительные последствия: некоторые участки на полюсах Луны никогда не видят солнечного света, в то время как другие почти всегда остаются освещенными.
Представьте мир, где день или ночь могут длиться вечно, в зависимости от вашего местоположения. Именно таковы полярные регионы Луны: земные аналогии и наш опыт перестают действовать, когда мы наблюдаем эти загадочные лунные пейзажи.
Наибольшую привлекательность для исследователей представляет Южный полюс Луны, который в силу своих географических и геологических особенностей насыщен множеством точек интереса. Этот регион можно назвать своеобразной "лунной Антарктидой", ведь ученые со всего мира находят все больше подтверждений о наличии больших количеств воды в грунте в виде льда.
Один из наиболее примечательных элементов этой местности – это её рельеф. На Южном полюсе расположены как величественные горные массивы, так и глубокие кратеры.
Пик Малаперт, одна из самых высоких точек в этом регионе, возвышается на высоту более чем 5 километров над окружающей поверхностью. Этот горный массив является ярким примером необычного лунного освещения, ведь его вершины находятся на свету почти весь год. Помимо этого, пик Малаперт находится не на самом южном полюсе, а чуть поодаль, на видимой стороне Луны. В силу своей высоты и географических координат, эта вершина видна с Земли всегда, независимо от времени года. Эта видимость полезна не столько для оптических наблюдений, сколько для поддержания постоянного канала радиосвязи - это может быть полезно при посадке автоматических и пилотируемых зондов.
Другой интригующей достопримечательностью является кратер Шеклтон. Он имеет диаметр в 21 километр, а глубина достигает приблизительно 4,2 километра. Из-за особенностей наклона лунной оси и местоположения кратера, дно Шеклтона постоянно находится в тени. В то же время, обрывистые края кратера возвышаются над окружающей местностью более чем на километр, и поэтому бóльшую часть времени озаряются солнечным светом, лишь иногда уходя в тень близлежащих горных массивов.
Кратер Шеклтон, как и подавляющее большинство других лунных кратеров, образован вследствие падения малого небесного тела. По расчетам, около 3,6 миллиардов лет назад в этом месте с большой скоростью обрушился астероид или комета, а размер этого космического камня мог составлять около километра в диаметре. В случае, если это была комета, велика вероятность наличия больших запасов воды на дне кратера.
В свою очередь, постоянная тень превращает дно Шеклтона в одну из самых холодных точек на Луне с температурой около -250 градусов по Цельсию. Наиболее вероятно, что солнечный свет не попадал в эту область с самого момента образования кратера. Поэтому здесь может содержаться достаточно большое количество водяного льда, нетронутого на протяжении нескольких миллиардов лет.
Рассмотрим подробнее, как ученые определяют наличие воды в этих регионах Луны.
В течение последних десятилетий проведено множество спутниковых миссий, направленных на исследование Луны. Для примера:
Chandrayaan-1" является первой индийской миссией к Луне, запущенной Индийским национальным космическим агентством (ISRO) в 2008 году. Важным компонентом этой миссии был ударный зонд, специально предназначенный для столкновения с лунной поверхностью.
14 ноября 2008 года зонд успешно столкнулся с поверхностью около южного полюса Луны. Это столкновение создало небольшой "взрыв" и выбросило облако материала в космос, который затем был проанализирован основным орбитальным аппаратом "Chandrayaan-1". Самым значимым результатом этого исследования стало обнаружение молекул воды в составе этого облака, что подтвердило предположение о наличии воды в лунном реголите.
С помощью радарных и спектроскопических измерений спутниковых аппаратов, ученые обнаружили признаки наличия водяного льда в некоторых кратерах, где солнечный свет никогда не достигает поверхности. К их числу относится и описанный выше кратер Шеклтон.
Орбитальные аппараты, такие как Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) от NASA, позволили создать детализированные карты поверхности, раскрывая сложность и детали рельефа Южного полюса. С помощью данных, полученных от инструментов LRO, было обнаружено, что некоторые из областей, находящихся в постоянной тени, обладают аномально высокими значениями альбедо (отражающего показателя поверхности), что, вероятнее всего, указывает на наличие водяного льда.
Эти находки были подкреплены данными от инструментов других миссий, включая приборы для нейтронного детектирования, которые могут определить водяной лед на небольшой глубине под поверхностью.
Считается, что водяной лед мог образоваться на Луне в результате столкновения с кометами или астероидами, содержащими воду, а затем "оседал" в холодных, теневых областях кратеров. Там он сохраняется миллиарды лет из-за постоянно поддерживаемых низких температур. Несмотря на то что наличие водяного льда еще предстоит подтвердить напрямую, все существующие данные делают эту гипотезу весьма вероятной.
Особенности полярных регионов Луны, в частности Южного полюса, делают их перспективными точками интереса для будущих лунных миссий:
- Потенциальное наличие водяного льда делает Южный полюс ценной целью для научных исследований, а также для дальнейшего использования в пилотируемых миссиях. Вода может быть преобразована в кислород для дыхания и водород как ракетное топливо, что делает её наличие критически важным для долгосрочных миссий на Луне и дальнейших межпланетных полетов.
- Постоянное солнечное освещение на вершинах кратеров обеспечивает возможность для надежного получения электроэнергии через солнечные панели, что опять же представляет собой ценный ресурс для будущих экспедиций.
- Уникальные научные возможности. Изучение полярных кратеров, находящихся в постоянной "заморозке", может дать нам понимание прошлого Луны и процессов, которые формировали её поверхность. На дне кратера хранятся древние материалы, возраст которых исчисляется миллиардами лет. Это может пролить свет на далекое прошлое нашей Солнечной системы, и происходившие в ней тогда процессы.
- Наконец, Южный полюс Луны может служить отправной точкой для дальнейших исследований Луны, а также тренировочной площадкой для миссий на другие планеты. Учитывая сложность условий в полярных регионах, успешные миссии в этих областях могут подготовить нас к исследованиям других небесных тел в нашей Солнечной системе.
Итак, южный полюс Луны может предоставить не только уникальную научную лабораторию, но и потенциальную отправную точку для дальнейшего освоения космоса. В рамках существующих программ освоения Луны, таких как Артемида от NASA, уже в обозримом будущем мы можем ожидать строительство обитаемых лунных баз в этом регионе. Это станет не только грандиозным научным свершением, но первым шагом полноценной экспансии человека на другие планеты.
