Китайский космический аппарат "Чанъэ-5" впервые обнаружил на Луне воду

Совместная исследовательская группа под руководством профессоров. Линь Янцин и Линь Хунлэй из Института геологии и геофизики Китайской академии наук (IGGCAS) обнаружили наличие воды в спектральных данных отражения лунной поверхности, полученных аппаратом Chang'E-5, что стало первым доказательством обнаружения воды на Луне.

Исследование было опубликовано в журнале Science Advances 7 января 2022 года.

В исследовании также принимали участие ученые из Национального центра космической науки CAS, Гавайского университета в Маноа, Шанхайского института технической физики CAS и Нанкинского университета.

Многие орбитальные наблюдения и измерения образцов, выполненные за последнее десятилетие, представили доказательства присутствия воды (в виде гидроксила и/или H2O) на Луне. Однако на поверхности Луны никогда не проводились измерения на местности.

Космический аппарат "Чанъэ-5" совершил посадку на один из самых молодых маревых базальтов, расположенный на средней широте Луны, и вернул 1731 г образцов. Однако перед тем, как взять пробы и вернуть лунный грунт на Землю, лунный минералогический спектрометр (LMS) на борту космического аппарата выполнил измерения спектрального отражения реголита и породы, тем самым предоставив беспрецедентную возможность обнаружить воду на поверхности Луны.

Вода (OH/H2O) может быть обнаружена с помощью спектральных особенностей при ~3 мкм. Однако выше 2 мкм тепловое излучение от горячей лунной поверхности значительно изменяет и маскирует спектральные особенности.

Поэтому исследователи использовали модель тепловой коррекции для коррекции спектров LMS. После этой коррекции на месте посадки "Чанъэ-5" были обнаружены несомненные спектральные поглощения на длине волны 2,85 мкм.

Количественный спектральный анализ показывает, что лунный грунт в месте посадки содержит менее 120 ppm воды, что в основном объясняется воздействием солнечного ветра. Это согласуется с предварительным анализом возвращенных образцов "Чанъэ-5".

Напротив, легкая и везикулярная порода, которая также была проанализирована, показала гораздо более сильное поглощение при 2,85 мкм, что соответствует примерно 180 промилле воды, таким образом, предполагая дополнительный источник воды из лунных недр.

Результаты анализа состава и орбитального дистанционного зондирования показывают, что порода могла быть извлечена из более старой базальтовой глыбы и выброшена на место посадки Chang'E-5. Таким образом, более низкое содержание воды в почве по сравнению с более высоким содержанием воды в фрагменте породы позволяет предположить, что произошла дегазация мантийного резервуара под местом посадки "Чанъэ-5".

Это открытие согласуется с продолжительными вулканическими извержениями в регионе Procellarum KREEP (калий, редкоземельные элементы, фосфор) Terrain, а также обеспечивает жизненно важный геологический контекст для анализа возвращенных образцов "Чанъэ-5".