NASA использовала данные Аполлонов, чтобы понять происхождение воды на Луне

Эксперты из Лаборатории реактивного движения NASA (JPL) изучили изображения, сделанные во время высадки на Луну в 1969-1972 годах и сравнили их с более свежими данными, пытаясь объяснить наличие воды на лунной поверхности. Более десяти лет назад врезало зонд NASA LCROSS обнаружил присутствие воды на дневной поверхности Луны. Затем оно было подтверждено стратосферной обсерваторией инфракрасной астрономии NASA SOFIA в 2020 году.

Было не до конца понятно, как это возможно. Поскольку на Луне нет атмосферы, регулирующей перепады температур, ее поверхность в дневное время достаточно горяча, чтобы вода, превратившаяся в лед за ночь, когда температура может опуститься до -150°C, полностью испарилась. Тем не менее, спектрометрия показывала наличие воды на дневной стороне Луны даже при невероятно высоких температурах.

Этому могло существовать только одно объяснение: вода была заперта в лунных породах. Такую возможность до некоторой степени подтверждали геологические образцы из миссий Аполлона и данные LCROSS, однако проблема была в деталях. Во-первых, исследования обнаружили несколько типов лунной воды. Во-вторых, количество воды изменялось в зависимости от времени лунных суток. В самое жаркое время лунного дня, до полудня ее количество уменьшалось, что было объяснимо, но после полудня, при все еще достаточно высокой температуре, обеда она снова увеличивается, когда немного остывает. Ее количество увеличивалось! Это говорило о том, что по крайней мере часть воды может свободно перемещаться в течение дня.

Ранее, при рассмотрении теплофизических моделей, поверхность Луны принималась плоской. Но она не является таковой, имея достаточно сложный микрорельеф. Исследователи JPL обновили свою модель, сделав поверхность Луны более шероховатой. Для этого они использовали изображения с миссий Аполлона, показывающие валуны и мелкие кратеры.

Базз Олдрин во время миссии Аполлон-11 в 1969 году.

В рамках программы «Аполлон» было совершено 11 космических полетов и первые люди ступили на Луну. NASA начало программу, также известную как проект «Аполлон», в 1961 году с целью доставить астронавтов на Луну и обратно на Землю. Шесть миссий (Аполлон 11, 12, 15, 16 и 17) высадились на Луне с 1969 по 1972 год. Аполлоны 7 и 9 были орбитальными миссиями, которые тестировали Командный и Лунный модули, но не высаживались а Луну.

Аполлоны 8 и 10 вращались вокруг Луны, что позволило получить подробные фотографии лунной поверхности. Аполлон-13 должен был приземлиться на Луне, но у него возникли технические неполадки, которые помешали миссии. Следы ботинок на поверхности Луны оставили 12 астронавтов.

Моделирование обнаружило, что шероховатости создают тени, которые позволяют поверхности Луны удерживать воду, а воде — перемещаться по мере того, как она за день нагревается и снова остывает. Исследование было опубликовано в Ежемесячных уведомлениях Королевского астрономического общества.

Одна из гипотез заключается в том, что молекулы воды заключены в лунном материале (слева). Но новое исследование утверждает, что молекулы воды (справа) остаются в виде инея на поверхности в холодных тенях и перемещаются в другие холодные места через тонкую экзосферу.

Поскольку на Луне нет плотной атмосферы для распределения тепла по поверхности, очень холодные, затененные участки могут соседствовать с горячими участками, подверженными прямому воздействию Солнца. Это создает значительную разницу температур: в горячих областях температура достигает 116⁰С, а в холодных опускается до -212⁰С.

По мере того, как Солнце проходит по небу Луны поверхностный иней, который может накапливаться в этих холодных затененных областях, медленно подвергается воздействию солнечного света и циркулирует в экзосфере Луны — скоплении газов, действующих как чрезвычайно тонкая атмосфера.

Затем молекулы воды снова замерзают на поверхности, накапливаясь в виде инея в других холодных затененных местах.

Понимание того, где можно найти воду имеет важное значение для по будущего исследования Луны человеком. «Если вода доступна в виде инея в освещенных солнцем регионах Луны, будущие исследователи смогут использовать ее в качестве источника топлива и питьевой воды.

На этой иллюстрации показано, как тени позволяют водяному льду выжить на освещенной солнцем поверхности Луны. Когда тени движутся по мере того, как Солнце движется над головой, обнаженный иней остается достаточно долго, чтобы его мог обнаружить космический корабль.

Исследователи отмечают, что их модель может помочь лучше понять роль теней в накоплении водяного льда и молекул газа за пределами Луны, например, на Марсе или на частицах в кольцах Сатурна.

Новое исследование NASA предупреждает, что высокие приливы, приводящие к локальным наводнениям, станут более частым явлением в США уже к 2030-м годам, так что на большей части побережья США будет в три-четыре раза больше паводковых дней. К этому приведут колебания орбиты Луны.

По материалам Science Alert и The Daily Mail

Читайте также:

Луна отдаляется от Земли, что вызывает землетрясения

NASA усовершенствовало скафандры для лунной миссии 2024 года

Исследование самого большого лунного кратера поможет понять, как образовалась Луна