Луна выкачивает воду из атмосферы Земли

Новое исследование показало, что Луна могла выкачивать воду из атмосферы Земли в течение миллиардов лет, храня ее в виде льда глубоко внутри кратеров. Исследования Университета Аляски в Фэрбенксе показывают, что ионы, составляющие воду, притягиваются Луной, когда она проходит через часть магнитосферы Земли. Это добавляется к другим предполагаемым методам, включая бомбардировку астероидами 3,5 миллиарда лет назад и солнечный ветер, доставляющий ионы кислорода и водорода. По оценкам команды, на поверхности Луны находится до 840 кубических миль вечной мерзлоты или подповерхностной жидкой воды, которая вырвалась из земной атмосферы — этого достаточно, чтобы заполнить озеро Гурон в Северной Америке — восьмое по величине озеро на планете. Работа ведущего автора, профессора Гюнтера Клетечки, дополняет растущий объем исследований воды на северном и южном полюсах Луны, основных целей для базы.

Поиск воды является ключом к проекту NASA Artemis, запланированному долгосрочному присутствию человека на Луне. НАСА планирует отправить людей обратно на Луну в этом десятилетии. «Поскольку команда НАСА «Артемида» планирует построить базовый лагерь на южном полюсе Луны, ионы воды, возникшие много тысячелетий назад на Земле, могут быть использованы в системе жизнеобеспечения астронавтов», — сказал Клетечка. Исследователи основывали свою оценку в 840 кубических миль воды на расчете модели с наименьшим объемом - один процент утечки атмосферы Земли достигает Луны. Принято считать, что большая часть лунной воды была отложена астероидами и кометами, столкнувшимися с Луной. Большинство из них произошло в период, известный как Поздняя тяжелая бомбардировка, период около 3,5 миллиардов лет назад, когда Солнечной системе был миллиард лет, а ранние внутренние планеты подверглись необычно сильным ударам астероидов.

Помимо древнего астероида и кометного источника воды на Луне, ученые также предполагают, что источником может быть солнечный ветер. Солнечный ветер несет ионы кислорода и водорода, которые, возможно, объединились и отложились на Луне в виде молекул воды. В этом новом исследовании команда предполагает, что, помимо переноса ионов солнечным ветром и древней бомбардировки, вода поступала из атмосферы Земли. Клетечка и его коллеги предполагают, что ионы водорода и кислорода попадают на Луну, когда она проходит через хвост магнитосферы Земли, что происходит в течение пяти дней ежемесячного путешествия Луны вокруг планеты. Магнитосфера — это каплевидный пузырь, созданный магнитным полем Земли, который защищает планету от большей части непрерывного потока заряженных солнечных частиц. Недавние измерения, проведенные несколькими космическими агентствами, включая НАСА, ЕКА, ДЖАКСА и ИСРО, выявили значительное количество образующих воду ионов, присутствующих во время прохождения Луны через эту часть магнитосферы.

Эти ионы медленно накапливались со времени поздней тяжелой бомбардировки, увеличиваясь в течение 3,5 миллиардов лет каждый раз, когда Луна проходит через магнитосферу. Присутствие Луны в хвосте магнитосферы, называемом хвостом магнитосферы, временно влияет на некоторые силовые линии магнитного поля Земли — те, которые разорваны и просто уходят в космос на многие тысячи миль. Не все силовые линии Земли прикреплены к планете обоими концами, поскольку у некоторых есть только одна точка присоединения. Присутствие Луны в хвосте магнитосферы приводит к тому, что некоторые из этих разорванных силовых линий снова соединяются с их противоположными разорванными аналогами.

Когда это происходит, ионы водорода и кислорода, покинувшие Землю, устремляются к вновь соединенным силовым линиям и ускоряются обратно к Земле. Авторы статьи предполагают, что многие из этих возвращающихся ионов ударялись о проходящую Луну, у которой нет собственной магнитосферы, чтобы отталкивать их. «Это похоже на то, как будто Луна находится в душе — поток ионов воды возвращается на Землю и падает на поверхность Луны», — сказал Клетечка. Затем ионы объединяются, образуя лунную вечную мерзлоту, а часть уходит под поверхность, где существует в виде жидкой воды. Результаты были опубликованы в журнале Scientific Reports.

Источник