Ученые готовы "познать то, что не должно быть познано" на Луне

Наиболее загадочной областью Луны является не ее обратная сторона, а области постоянной тени у полюсов, пишет The Atlantic. С помощью камеры ShadowCam ученые сделают снимки кратеров региона и, как предполагается, обнаружат в них воду.

Забудьте об обратной стороне Луны и приглядитесь к ее полюсам

Обратная сторона Луны окутана ореолом загадочности. Она всегда находится вне поля зрения, она никогда не поворачивается к Земле – видимо, поэтому она и заслужила сбивающее с толку прозвище "темная сторона" (как будто солнечный свет никогда не попадает на ее поверхность, хотя на самом деле это не так). Эту часть Луны мы не сможем увидеть, если только не сядем на космический корабль и не полетим туда.

Однако по-настоящему загадочные участки Луны находятся вовсе не на ее обратной стороне. Они находятся на ее полюсах, где солнце всегда висит у горизонта. Такой режим освещения создает особые условия: сотни кратеров на северном и южном полюсах никогда не получают прямого солнечного света, поэтому они никогда не ощущают тепла нашей звезды. Выражаясь языком астрономии, они представляют собой области постоянной тени и остаются таковыми – темными и холодными – вот уже много миллиардов лет. Астронавты сумели разглядеть вблизи сыпучую поверхность Луны, а космические зонды, наблюдавшие за ней сверху, смогли нанести на карту практически каждый ее участок. Однако никому до сих пор не удалось заглянуть вглубь этих черных как смоль кратеров. Сегодня астрономы надеются, что, вооружившись правильными инструментами, они сумеют заглянуть внутрь и найти там кое-что очень важное – воду.

Разумеется, не жидкую воду, поскольку найти ее на поверхности Луны невозможно, а кристаллы льда. Ученые считают, что вода присутствует на нашем спутнике уже очень давно, и что на заре времен ее туда доставили кометы и астероиды. (По мнению ученых, на Земле вода появилась таким же образом.) В результате столкновений Луны с астероидами и кометами по ее поверхности рассеивались крошечные частички льда. Те частички, на которые попадал солнечный свет, быстро исчезали. Однако те льдинки, которые, возможно, оказывались в областях постоянной тени, должны были сохраниться – и с тех пор вечно искриться в окружении холодных ландшафтов. Такие условия близки к идеальным: по словам Прасуна Маханти (Prasun Mahanti), исследователя из Университета штата Аризона, на некоторых участках, куда никогда не падают солнечные лучи, даже холоднее, чем на Плутоне.

Ученые и инженеры пытались исследовать области постоянной тени в рамках нескольких космических миссий, рассказала мне Парвати Прем (Parvathy Prem), планетолог из Лаборатории прикладной физики при университете Джона Хопкинса. Они отражали волны радара от поверхности Луны, стараясь определить, из чего состоит скрытый от наших глаз ландшафт – из камня или льда. То же самое они проделывали с лазерами, чтобы получить некоторое представление о скрытых участках рельефа поверхности. В 2009 году космический корабль запустил в южный полюс Луны снаряд, после чего обнаружил в поднявшемся вверх столбе грунта отчетливую сигнатуру воды.

Однако ни одна из тех миссий не предусматривала фотографирование областей постоянной тени с помощью таких средств, как ShadowCam – новая камера НАСА, которая начала вращаться вокруг спутника Земли в декабре, находясь на борту корейского космического аппарата. Каждый день Мэрайя Хек (Mariah Heck), помощник аналитика-исследователя в Университете штата Аризона, программирует камеру ShadowCam, чтобы та могла делать снимки тех самых темных областей. В ближайшие годы команда университета планирует подробно отфотографировать все известные области постоянной тени на Луне, что позволит впервые в истории узнать, что там находится. Камера уже позволила заглянуть внутрь одного кратера возле южного полюса Луны и обнаружить там любопытную ранее неизвестную маленькую бороздку в гладком грунте – след какого-то валуна, скатившегося по склону. Такую картинку могут оценить даже те люди, которые никак не связаны с астрономией. "Потрясающе, наконец, увидеть области постоянной тени на той длине волны, которую способен различить человеческий глаз", – сказала Прем.

Как можно осветить черную как смоль дыру в поверхности Луны? Вовсе не лучом прожектора, вмонтированного в космический аппарат, как я предположила поначалу. Как и другие камеры, снимавшие поверхность Луны, ShadowCam использует солнечный свет, отражаемый элементами ландшафта, такими как стены кратера. "Представьте, что вы стоите в тени дерева, но вы все равно можете видеть, что находится на земле, благодаря всему тому свету, который отражается от вещей вокруг вас", – объяснила Хек. Чувствительность ShadowCam более чем в 200 раз выше, чем у ее предшественников, а это значит, что она лучше справляется с задачей улавливания тусклого света, что позволяет ей видеть детали, скрытые в темноте. "Мы видим Луну так, как никто никогда прежде не видел", – заверили меня ученые.

Исследователи не ждали, что им удастся зафиксировать признаки присутствия кристаллов льда на первом же снимке ShadowCam, на котором запечатлен тот участок поверхности, где недостаточно холодно для этого. Но осталось еще много мест, которые нужно проверить. По словам Прем, ученые проводят лабораторные эксперименты на Земле, чтобы определить, сколько замерзшей воды должно присутствовать в лунном грунте, чтобы ее можно было увидеть из космоса. "Количество водяного льда, которое мы, вероятно, сумеем увидеть на поверхности в видимой части спектра, скорее всего, не должно быть очень большим. Но, если льда достаточно, мы сможем его увидеть", – сказала она. Другими словами, чтобы ученые могли его увидеть, там не обязательно должен быть целый каток. Вероятно, камера сумеет обнаружить даже следы других видов льда: азотного, аммиачного и метанового. Или она покажет, что на Луне водяного льда нет вообще. Ученые надеются, что это не так, но "подобная вероятность есть", сказал заместитель главного исследователя ShadowCam. "Мы действительно не знаем, чего ожидать".

НАСА стремится в ближайшее время добраться до областей постоянной тени. В рамках программы "Артемида", пришедшей на смену "Аполлону", агентство планирует в следующем году отправить на южный полюс спутника луноход, а позже в текущем десятилетии – новое поколение астронавтов. Астронавты "Аполлона" высаживались на участках рядом с залитым солнцем экватором, которые считались более безопасными для коротких миссий. Но следующее поколение астронавтов отправится уже на южный полюс. И, если они смогут обнаружить водяной лед, позже люди сумеют вернуться на лунную поверхность, уже вооруженные технологиями для получения кислорода и водорода, которые можно будет использовать в системах жизнеобеспечения и даже в качестве топлива. Это даст нам возможность оставаться на поверхности Луны по несколько недель или даже месяцев за раз.

Сейчас перспектива добычи воды на Луне все равно находится ближе к научной фантастике, чем к реальности. Пока такие миссии, как ShadowCam, продолжат исследовать ее издалека, добавляя фактуру в фантазии ученых о самых загадочных лунных тенях. Идея о том, чтобы наконец их осветить, кажется Прем чем-то практически сверхъестественным, как будто мы готовимся познать нечто такое, что не должно быть познано. "Есть нечто священное в тех местах, которые на протяжении миллиардов лет остаются темными, холодными и невидимыми для человеческих глаз", – добавила она.