|
На Луне широко распространены источники воды
|
|
|
|
Новый анализ карт ближней и дальней сторон Луны показывает, что в освещенных солнцем породах и почвах есть множество источников воды и гидроксила, включая богатые водой породы, образовавшиеся в результате падения метеоритов на всех широтах.
|
|
|
|
"Будущие астронавты, возможно, смогут найти воду даже вблизи экватора, используя эти богатые водой районы. Ранее считалось, что только в полярном регионе и, в частности, в глубоко затененных кратерах на полюсах можно было найти воду в изобилии", - сказал Роджер Кларк, старший научный сотрудник Института планетарных наук. "Знание того, где находится вода, помогает понять не только геологическую историю Луны, но и то, где астронавты могут найти воду в будущем".
|
|
|
|
Кларк является ведущим автором статьи "Глобальное распределение воды и гидроксила на Луне с помощью Moon Mineralogy Mapper (M3)", опубликованной в журнале Planetary Science.
|
|
|
|
Кларк и его исследовательская группа, в которую входят ученые из PSI Нил К. Пирсон, Томас Б. Маккорд, Дебора Л. Домингу, Аманда Р. Хендрикс и Джорджиана Крамер, изучили данные, полученные с помощью спектрометра Moon Mineralogy Mapper (M3), установленного на космическом аппарате "Чандраян-1", который вращался вокруг Луны с 2008 по 2009 год, для составления карт воды и гидроксил на ближней и дальней сторонах Луны виден более подробно, чем когда-либо прежде.
|
|
|
Поиск воды в освещенных солнцем частях Луны осуществляется с помощью инфракрасной спектроскопии для поиска отпечатков воды и гидроксила (функциональной химической группы, состоящей из одного атома водорода и одного атома кислорода) в спектре отраженного солнечного света в инфракрасной области. В то время как цифровая камера регистрирует три цвета в видимой части спектра, прибор M3 записал 85 цветов из видимого спектра в инфракрасную область.
|
|
|
|
Точно так же, как мы видим различные цвета различных материалов, инфракрасный спектрометр может видеть множество (инфракрасных) цветов для лучшего определения состава, включая воду (H2O) и гидроксил (OH). Вода может быть получена непосредственно путем нагревания горных пород и почвы. Вода также может образовываться в результате химических реакций с выделением гидроксила и объединением четырех гидроксилов с образованием кислорода и воды (4(OH) -> 2H2O + O2).
|
|
|
|
Изучая местоположение и геологический контекст, Кларк и его команда смогли показать, что вода на поверхности Луны метастабильна, то есть H2O медленно разрушается в течение миллионов лет, но гидроксил OH остается. Образование кратеров, в результате которого богатые водой подземные породы подвергаются воздействию солнечного ветра, со временем разрушается, разрушая H2O и создавая рассеянную ауру гидроксила, OH, но это разрушение происходит медленно и занимает тысячи или миллионы лет.
|
|
|
|
В других местах на поверхности Луны появляется налет гидроксила, вероятно, образовавшийся в результате воздействия протонов солнечного ветра на лунную поверхность, разрушающих силикатные минералы, где протоны соединяются с кислородом в силикатах, образуя гидроксил, в процессе, называемом космическим выветриванием.
|
|
|
|
"Объединив все данные, мы видим лунную поверхность со сложной геологией, со значительным количеством воды в подповерхностных слоях и поверхностным слоем гидроксила. Как образование кратеров, так и вулканическая активность могут привести к выбросу на поверхность материалов, богатых водой, и оба они наблюдаются в лунных данных", - сказал Кларк.
|
|
|
|
Луна состоит в основном из двух видов горных пород: темно-коричневых, которые являются базальтовыми (лава, подобная той, что встречается на Гавайях), и анортозитовых, которые светлее (лунное нагорье). Анортозиты содержат много воды, а базальты - очень мало. Эти два типа горных пород также содержат гидроксильные соединения, связанные с различными минералами.
|
|
|
|
Это исследование проливает новый свет на ранее известные загадки. Когда солнце освещает поверхность Луны в разное время суток, интенсивность поглощения воды и гидроксила меняется. Это привело к расчетам, согласно которым большое количество воды и гидроксила должно было перемещаться вокруг Луны в суточном цикле.
|
|
|
|
Однако это новое исследование показало, что очень стабильное поглощение минералами воды и гидроксила оказывает тот же ежедневный эффект, но на минералы, такие как пироксен, распространенный магматический силикатный минерал в лунных почвах, они не испаряются при лунных температурах. Причина такого эффекта заключается в тонком слое обогащенного состава и/или размере частиц почвы, которые отличаются от более глубоких слоев почвы.
|
|
|
|
Когда солнце находится низко в лунном небе, свет проходит через большую часть верхнего слоя, усиливая поглощение инфракрасного излучения, по сравнению с тем, когда солнце находится высоко в небе. Возможно, вода все еще перемещается, но чтобы определить ее количество, в ходе новых исследований необходимо будет оценить и эффект наслоения. Следы лунохода на снимках, сделанных марсоходами эпохи "Аполлона", темнее, что является еще одним показателем того, что поверхностный слой тонкий и отличается от других.
|
|
|
|
С тонким поверхностным слоем связаны загадочные особенности Луны, называемые лунными завихрениями, - рассеянные узоры в видимом свете в нескольких областях Луны. Считается, что магнитные поля играют определенную роль в формировании завихрений, отклоняя солнечный ветер, что также снижает выработку гидроксила.
|
|
|
|
Предыдущее исследование, проведенное старшим научным сотрудником PSI Джорджианой Крамер в соавторстве с Р. Кларком, показало, что лунные вихри содержат недостаток гидроксила. Новое исследование подтверждает это, но также показывает большую сложность в том, что завихрения также содержат мало воды, но иногда содержат больше пироксена.
|
|
|
|
Это новое исследование с глобальными картами гидроксила также показывает невиданные ранее области, которые похожи на известные завихрения, но не имеют диффузных структур, видимых в видимом свете, поэтому их можно увидеть только при поглощении гидроксила. Эти новые объекты могут быть старыми размытыми завитками и включать в себя новые типы, в том числе дуги и линейные элементы.
|
|
|
|
Составляя карту Луны по-новому, мы можем видеть, что лунная поверхность гораздо сложнее, чем мы себе представляли.
|
|
|
|
Источник
|
