|
Свидетельства наличия ледяных отложений на Луне
|
|
|
|
Согласно новому анализу данных миссии НАСА LRO (Lunar Reconnaissance Orbiter), залежи льда в лунной пыли и горных породах (реголите) являются более обширными, чем считалось ранее. Лед мог бы стать ценным ресурсом для будущих лунных экспедиций. Воду можно было бы использовать для защиты от радиации и поддержки людей-исследователей, а также расщеплять на водород и кислород для получения ракетного топлива, энергии и пригодного для дыхания воздуха.
|
|
|
|
Предыдущие исследования выявили признаки образования льда в крупных областях с постоянной тенью вблизи Южного полюса Луны, в том числе в кратерах Кабеус, Хаворт, Шумейкер и Фаустини. В новой работе "мы обнаружили, что в PSRs за пределами Южного полюса, по крайней мере, к 77 градусам южной широты, имеются многочисленные свидетельства наличия водяного льда", - сказал доктор Тимоти П. Маккланахан из Центра космических полетов имени Годдарда НАСА в Гринбелте, штат Мэриленд, и ведущий автор статьи об этом исследовании, опубликованной в октябре 2 в журнале Planetary Science.
|
|
|
|
Это исследование еще больше помогает планировщикам лунных миссий, предоставляя карты и определяя характеристики поверхности, которые показывают, где вероятнее всего будет обнаружен лед, а где - менее вероятен, с доказательствами того, почему это должно быть так. "Наша модель и анализ показывают, что наибольшие концентрации льда ожидаются вблизи самых холодных участков PSR, температура которых ниже 75 градусов Кельвина (-198°C или -325°F), и у основания склонов PSR, обращенных к полюсу", - сказал Маккланахан.
|
|
|
|
|
|
|
"Мы не можем точно определить объем ледяных отложений PSRs или определить, могут ли они быть погребены под сухим слоем реголита. Однако мы ожидаем, что на каждые 1,2 квадратных ярда (квадратный метр) поверхности, расположенной над этими отложениями, должно приходиться, по крайней мере, на пять литров льда больше, чем на поверхности высотой 3,3 фута (метр), по сравнению с прилегающими территориями", - сказал Маккланахан. В ходе исследования также была составлена карта мест, где можно было бы ожидать меньшего количества или более низкой концентрации ледяных отложений, в основном в более теплых, периодически освещаемых районах.
|
|
|
|
Лед может образовываться в лунном реголите в результате столкновений с кометами и метеоритами, выделяться в виде пара (газа) из недр Луны или образовываться в результате химических реакций между водородом, содержащимся в солнечном ветре, и кислородом, содержащимся в реголите. РП обычно возникают в топографических впадинах вблизи полюсов Луны. Из-за низкого угла наклона солнца эти районы не видели солнечного света миллиарды лет, поэтому в них постоянно царит сильный холод.
|
|
|
|
Считается, что молекулы льда неоднократно отрываются от реголита метеоритами, космической радиацией или солнечным светом и перемещаются по лунной поверхности, пока не попадают в PSR, где их захватывает сильный холод. Постоянно холодные поверхности PSR могут сохранять молекулы льда вблизи поверхности, возможно, миллиарды лет, где они могут накапливаться в виде залежей, достаточно богатых для добычи. Считается, что лед быстро теряется на поверхностях, подверженных воздействию прямых солнечных лучей, что препятствует его накоплению.
|
|
|
|
Команда использовала прибор LRO Lunar Exploration Neutron Detector (LEND) для обнаружения признаков отложений льда путем измерения "эпитепловых" нейтронов средней энергии. В частности, команда использовала коллимированный датчик эпитепловых нейтронов (CSETN) компании LEND, который имеет фиксированное поле зрения диаметром 18,6 мили (30 километров).
|
|
|
|
Нейтроны создаются высокоэнергетическими галактическими космическими лучами, которые возникают в результате мощных событий в глубоком космосе, таких как взрывы звезд, которые воздействуют на лунную поверхность, разрушают атомы реголита и рассеивают субатомные частицы, называемые нейтронами. Нейтроны, которые могут исходить с глубины до 3,3 фута (метра), пробиваются сквозь реголит, сталкиваясь с другими атомами. Некоторые из них направляются в космос, где их можно обнаружить с помощью LEND.
|
|
|
|
Поскольку водород имеет примерно ту же массу, что и нейтрон, столкновение с водородом приводит к тому, что нейтрон теряет относительно больше энергии, чем при столкновении с большинством обычных элементов реголита. Таким образом, там, где в реголите присутствует водород, его концентрация приводит к соответствующему уменьшению наблюдаемого количества нейтронов средней энергии.
|
|
|
|
"Мы предположили, что если все PSR имеют одинаковую концентрацию водорода, то CSETN должен пропорционально определять концентрацию водорода в них в зависимости от их площади. Таким образом, в PSR с большей площадью должно наблюдаться больше водорода", - сказал Маккланахан.
|
|
|
|
Модель была разработана на основе теоретического исследования, которое продемонстрировало, как аналогичным образом усиленные водородом PSR могут быть обнаружены с помощью фиксированного поля зрения CSETNs. Корреляция была продемонстрирована с использованием нейтронных выбросов от 502 PSR с площадью от 1,5 квадратных миль (4 км2) до 417 квадратных миль (1079 км2), которые контрастировали с окружающими их менее насыщенными водородом районами. Корреляция, как и ожидалось, была слабой для небольших PSR, но увеличилась по отношению к PSR большей площади.
|
|
|
|
Источник
|
