Свежие данные по обеим сторонам Луны указывают на обилие источников воды и гидроксила в солнечных областях, включая богатые водными ресурсами породы, сформированные метеоритными ударами во всех широтах.
«Будущие астронавты смогут обнаружить воду даже в районе экватора, обратив внимание на эти водоносные зоны. Ранее предполагалось, что вода в значительных количествах присутствует только в полярных регионах, особенно в тенистых кратерах. Осведомлённость о местонахождении водных источников не только способствует лучшему пониманию геологической истории Луны, но и помогает планировать будущее использование воды астронавтами», — отметил Роджер Кларк, старший научный сотрудник Института планетарных наук и ведущий автор статьи «Глобальное распределение воды и гидроксила на Луне по данным из картографа минералогии Луны (M3)», опубликованной в журнале Planetary Science Journal.
Кларк и его команда проанализировали данные, собранные спектрометром Moon Mineralogy Mapper (M3) на космическом аппарате Chandrayaan-1, который находился на лунной орбите с 2008 по 2009 год, создавая детализированную карту воды и гидроксила на обеих сторонах Луны.
Для обнаружения воды в солнечных регионах Луны используется инфракрасная спектроскопия, которая выявляет признаки воды и гидроксила (химической группы, состоящей из одного атома водорода и одного атома кислорода) в спектре отражённого солнечного света. В то время как цифровая камера фиксирует три диапазона в видимом спектре, прибор M3 регистрирует 85 диапазонов от видимого света до инфракрасного.
Инфракрасный спектрометр, обладая способностью видеть множество диапазонов, лучше определяет состав, включая воду (H2O) и гидроксил (OH). Воду можно извлечь напрямую, нагревая камни и реголит, либо получить в результате химических реакций, высвобождающих гидроксил.
Проанализировав расположение и геологический контекст, Кларк и его коллеги установили, что вода на поверхности Луны является метастабильной: H2O постепенно разрушается в течение миллионов лет, сохраняясь при этом в форме гидроксила OH. Кратеры, оголяющие водосодержащие подповерхностные породы, подверженные солнечному ветру, со временем деградируют, превращая H2O в гидроксил, но этот процесс происходит очень медленно, достигая миллионов лет. В другой части поверхности обнаружена патина гидроксила, вызванная воздействием протонов солнечного ветра на минералы силикатов, которые соединяются с атомами кислорода, формируя гидроксил в процессе космического выветривания.
«Собранные данные подтверждают, что поверхность Луны обладает сложной геологией и значительным количеством воды под поверхностью, с поверхностным слоем гидроксила. Кратерирование и вулканическая активность могут выносить на поверхность водосодержащие материалы, что наблюдается в лунных данных», — отметил Кларк. Луна в основном состоит из двух типов пород: тёмного базальтового моря (лава, аналогичная гавайским), и более светлых андезитов лунных возвышенностей. Андезиты богаты водой, а базальты — нет.
Это исследование вносит новые сведения о ранее известных фактах. Когда Солнце освещает лунную поверхность в разное время, интенсивность поглощения воды и гидроксила различается. Это привело к мысли, что огромные объёмы воды и гидроксила должны перемещаться по Луне в суточном цикле. Однако новое исследование показывает, что устойчивые минеральные соединения воды и гидроксила демонстрируют такой же суточный эффект на минералах, как пироксен, распространённый в лунных почвах, не испаряясь при лунных температурах.
Этот эффект объясняется тонким слоем обогащённого состава или различным размером частиц почвы верхнего слоя, отличным от более глубоких пластов. Когда Солнце располагается низко на небе, свет проходит через большую часть верхнего слоя, усиливая инфракрасное поглощение по сравнению с тем, когда Солнце высоко. Вода продолжает перемещаться, но для количественной оценки её количества необходимы дополнительные исследования, учитывающие эффекты наслоения.
Также с тонким поверхностным слоем связаны загадочные «лунные завитки» — диффузные узоры видимого света в нескольких регионах Луны. Магнитные поля, похоже, влияют на формирование завитков, отклоняя солнечный ветер и снижая образование гидроксила. Предыдущее исследование под руководством Джорджианы Крамер и соавтора Р. Кларка показало дефицит гидроксила в «лунных завитках». Новое исследование это подтверждает, демонстрируя при этом большую сложность: завитки содержат мало воды, но иногда больше пироксена.
Новое исследование с глобальными картами гидроксила показывает неизученные ранее области, похожие на известные завихрения, но без видимых узоров в оптическом диапазоне, которые видно только в поглощении гидроксила. Эти новые особенности могут быть старыми эродированными завихрениями и включать новые типы, например дуги и линейные структуры. Картографирование Луны новыми методами показывает, что её поверхность более сложна, чем считалось ранее.
Источник: iXBT
