На солнечной стороне Луны обнаружена вода

 

SOFIA обнаружила молекулы воды (H2O) в кратере Клавиуса, одном из крупнейших кратеров, видимых с Земли, расположенном в южном полушарии Луны. Предыдущие наблюдения поверхности Луны обнаружили некоторую форму водорода, но не смогли отличить воду от ее близкого химического родственника, гидроксила (ОН). Данные из этого места показывают, что вода в концентрациях от 100 до 412 частей на миллион, что примерно эквивалентно бутылке с водой в 340 грамм. Вода находится в кубическом метре почвы, разбросанной по поверхности Луны. Результаты опубликованы в последнем выпуске журнала Nature Astronomy.
 

«У нас были признаки того, что H2O - знакомая нам вода - может присутствовать на солнечной стороне Луны», - сказал Пол Герц, директор отдела астрофизики в Управлении научной миссии в штаб-квартире НАСА в Вашингтоне. «Теперь мы знаем, что это есть. Это открытие бросает вызов нашему пониманию лунной поверхности и поднимает интригующие вопросы о ресурсах, имеющих отношение к исследованию дальнего космоса ».
 

Для сравнения: пустыня Сахара содержит в 100 раз больше воды, чем SOFIA обнаружила в лунном грунте. Несмотря на небольшие количества, открытие поднимает новые вопросы о том, как создается вода и как она сохраняется на суровой безвоздушной поверхности Луны.
 

Вода - это ценный ресурс в глубоком космосе и ключевой ингредиент известной нам жизни. Еще предстоит определить, будет ли найденная вода SOFIA легко доступна для использования в качестве ресурса. В рамках программы НАСА Artemis агентство стремится узнать все возможное о присутствии воды на Луне, прежде чем отправить первую женщину и следующего мужчину на поверхность Луны в 2024 году и обеспечить устойчивое присутствие человека там к концу десятилетия.

 

Результаты SOFIA основаны на многолетних предыдущих исследованиях, посвященных изучению наличия воды на Луне. Когда астронавты Аполлона впервые вернулись с Луны в 1969 году, она считалась полностью сухой. Орбитальные и ударные миссии за последние 20 лет, такие как спутник НАСА для наблюдения и зондирования лунных кратеров, подтвердили наличие льда в постоянно затененных кратерах вокруг полюсов Луны. Между тем, несколько космических аппаратов, в том числе миссия Кассини и миссия кометы Deep Impact, а также миссия Индийской организации космических исследований Чандраяан-1 и наземный инфракрасный телескоп НАСА, исследовали поверхность Луны и обнаружили доказательства гидратации в солнечных регионах Луны. Тем не менее, эти миссии не смогли окончательно различить форму, в которой он присутствовал - H2O или OH.

 

«До наблюдений SOFIA мы знали, что есть какая-то гидратация», - сказала Кейси Хоннибалл, ведущий автор, опубликовавшая результаты своей дипломной работы в Гавайском университете в Маноа в Гонолулу. «Но мы не знали, сколько на самом деле там молекул воды, и есть ли она вообще, - вроде той которую мы пьем каждый день».

 

SOFIA предложила новый способ посмотреть на Луну. Этот модифицированный реактивный лайнер Boeing 747SP, летящий на высоте до 14 км, с телескопом диаметром 106 дюймов, чтобы получить более четкое представление о инфракрасной Вселенной. Используя свою инфракрасную камеру для слабых объектов для телескопа SOFIA смогла уловить определенную длину волны, уникальную для молекул воды, в 6,1 микрон, и обнаружила относительно удивительную концентрацию в солнечном кратере Клавиуса.
 

«Без плотной атмосферы вода на освещенной солнцем поверхности Луны должна просто быть потеряна в космосе», - сказал Хоннибалл, который сейчас работает докторантом в Центре космических полетов имени Годдарда НАСА в Гринбелте, штат Мэриленд. «Сейчас мы узнали что она там. Что-то производит воду, и что-то, должно быть, удерживает ее».
 

В доставке или создании этой воды могли быть задействованы несколько сил. Микрометеориты, падающие на поверхность Луны, неся небольшое количество воды, могут осаждать воду на поверхности Луны при ударе. Другая возможность - это двухэтапный процесс, при котором солнечный ветер доставляет водород на поверхность Луны и вызывает тем самым химическую реакцию с кислородсодержащими минералами в почве с образованием гидроксила. Излучение от бомбардировки микрометеоритов могло преобразовывать этот гидроксил в воду.
 

Как вода накапливается и что делает возможным ее накопление - это некоторые интригующие вопросы ещё не нашедшие окончательного ответа. Вода могла быть захвачена в крошечные бусинки в почве, образовавшиеся из-за высокой температуры, создаваемой ударами микрометеоритов. Другая возможность заключается в том, что вода может быть скрыта между зернами лунного грунта и защищена от солнечного света, что потенциально делает ее немного более доступной, чем вода, заключенная в структурах, похожих на бусинки.
 

Для миссии, предназначенной для изучения далеких, тусклых объектов, таких как черные дыры, звездные скопления и галактики, внимание SOFIA на ближайшем и самом ярком соседе Земли было отходом от её привычной работы. Операторы телескопов обычно используют направляющую камеру для отслеживания звезд, удерживая телескоп стабильно на своей цели наблюдения. Но Луна настолько близка и ярка, что заполняет все поле зрения гидрокамеры. Поскольку звезд не было видно, было неясно, сможет ли телескоп надежно отслеживать Луну. Чтобы определить это, в августе 2018 года операторы решили провести тестовое наблюдение.
 

«На самом деле это был первый раз, когда SOFIA посмотрела на Луну, и мы даже не были полностью уверены, получим ли мы достоверные данные, но вопросы о лунной воде вынудили нас попробовать», - сказал Насим Рангвала, ученый из Исследовательского центра Эймса НАСА в Калифорнийской Кремниевой долине, проект SOFIA. 

 

«Невероятно, что это открытие явилось результатом того, что по сути было испытанием, и теперь, когда мы знаем, что можем это сделать, мы планируем больше полетов, чтобы провести больше наблюдений».
 

Последующие полеты SOFIA будут искать воду в дополнительных освещенных солнцем местах и ​​во время различных лунных фаз, чтобы узнать больше о том, как вода производится, хранится и перемещается на поверхности Луны. Эти данные добавят к работе будущих лунных миссий, таких как NASA Volatiles Investigating Polar Exploration Rover (VIPER), чтобы создать первые карты водных ресурсов Луны для будущего исследования космоса человеком.
 

В том же выпуске Nature Astronomy ученые опубликовали статью с использованием теоретических моделей и данных лунного разведывательного орбитального аппарата НАСА, указав, что вода может быть захвачена небольшими тенистыми пространствами, где температура остается ниже нуля даже на большей части Луны обращенной к Солнцу.
 

«Вода является ценным ресурсом как для научных целей, так и для использования нашими исследователями», - сказал Джейкоб Бличер, главный научный сотрудник Управления космических исследований и операций НАСА. «Если мы сможем использовать ресурсы Луны, тогда мы сможем нести меньше воды и больше оборудования, чтобы способствовать новым научным открытиям».
 

SOFIA - совместный проект NASA и Немецкого аэрокосмического центра. Эймс руководит программой, наукой и миссией SOFIA в сотрудничестве с Университетской ассоциацией космических исследований со штаб-квартирой в Колумбии, штат Мэриленд, и немецким институтом SOFIA в Штутгартском университете. Самолет обслуживается и эксплуатируется в здании 703 Центра летных исследований Армстронга НАСА в Палмдейле, Калифорния.



Источник: nasa.gov