Воду на Луне создает солнечный ветер

В XVII веке астрономы обнаружили на Луне моря. И хотя Море Спокойствия и даже Океан Бурь оказались просто формами рельефа, вода на спутнике Земли действительно есть. Кстати говоря, есть она и на Марсе, а Ганимед – тот попросту состоит из водного льда (и имеет жидкий океан под поверхностью). 

До сих пор, однако, не было ясности, как эта вода распределена по поверхности Луны. Сколько её на полюсах, а сколько на экваторе? Хватит ли её, чтобы напоить будущих переселенцев с Земли?

И вот 13 сентября 2017 года в журнале Science Advances вышла научная статья, в которой представлена первая глобальная карта водных ресурсов "богини ночи". Шуай Ли (Shuai Li) и Ральф Милликен (Ralph Milliken) из Брауновского университета в США использовали данные прибора Moon Mineralogy Mapper на борту индийского космического аппарата Chandrayaan-1, запущенного в 2008 году. Этот инструмент анализирует свет, отражённый от поверхности Луны, и таким путём выясняет её химический состав. При этом учёные не делали различий между настоящей водой (H2O) и так называемой гидроксильной водой (OH).

Живительной влаги исследователи нашли немало – в общей сложности около ста миллионов тонн. Это в несколько раз больше, чем в озере Байкал, хотя, конечно, его нельзя сравнить с океанами.

"Вода присутствует почти повсюду на лунной поверхности, а не только в полярных районах, как сообщалось ранее", – говорит ведущий автор исследования Ли. Правда, вблизи полюсов её всё-таки больше всего – 0,05–0,07% от массы лунного грунта. Это немногим меньше, чем в самых сухих пустынях Земли.

"Теперь, когда у нас есть эти карты, показывающие, где находится вода и в каких количествах, мы можем начать думать о том, стоит ли извлекать её", – говорит Милликен.

Но интерес у учёных не только практический. Распределение воды по поверхности Луны даёт ключ к пониманию того, откуда там взялась эта влага. Исследователи обнаружили три ключевых факта. Во-первых, вода на Луне есть везде. Во-вторых, её содержание плавно убывает от полюсов к экватору. И в-третьих, воды больше там, где грунт сильнее всего подвергся разрушению частицами солнечного ветра.

Это согласуется с гипотезой, что солнечный ветер и создаёт эту воду. Как известно, он представляет собой поток протонов и электронов, постоянно истекающий из Солнца в окружающее пространство. А протоны – это ядра атомов водорода. Соединяясь с кислородом лунного грунта, они порождают молекулы H2O и OH.

Есть на поверхности Селены и "водные аномалии". Экваториальные районы Луны в целом очень бедны влагой, но и там встречаются её отдельные месторождения. Они приурочены к вулканическим породам, так что эта вода, скорее всего, поступила на поверхность при извержениях. Это не должно нас удивлять: ведь и недра Земли очень богаты влагой. Почти весь Мировой океан сконденсировался из выброшенного вулканами пара, хотя, по некоторым оценкам, до трети запасов воды занесено на Землю кометами или астероидами.

Правда, глубины нашей космической спутницы должны быть гораздо более сухими, чем земные. Это связано со страшной катастрофой, в результате которой образовалась Луна. Столкновение Протоземли с другим телом испарило огромные массы камня, а из того, что не выпало обратно на поверхность планеты, и сформировалось ночное светило.

К сожалению, составленная карта не даёт информации о недрах Луны. Moon Mineralogy Mapper, изучая отражённый свет, "видит" лунную поверхность всего на миллиметр в глубину. У него есть и другой недостаток: он не может дать никаких сведений об участках, постоянно находящихся в тени, как, например, дно самых глубоких полярных кратеров. А ведь именно там, как считают астрономы, могут сохраняться значительные запасы льда.

Кроме того, учёным ещё предстоит объяснить природу суточного цикла, обнаруженного в этом исследовании. В умеренных и экваториальных широтах (ниже 60 градусов) количество воды максимально ранним утром и минимально в жаркий лунный полдень, причем размах колебаний может достигать 0,02% от массы грунта. На первый наивный взгляд, вода просто испаряется Солнцем, но учёные более осторожны в оценках. "Мы точно не знаем, каков механизм этих колебаний, но они говорят нам, что процесс образования воды в лунном грунте происходит и сегодня", – говорит Милликен.

К слову, не так давно "Хаббл" обнаружил воду на планетах, похожих на Землю. Причём там она может быть в жидком состоянии. И кто знает, не бороздят ли просторы этих океанов чьи-нибудь корабли?