Луна – факты, теории и мифы. Ученые нашли на луне огромное количество воды

Полученные результаты помогут исследователям понять происхождение воды на Луне, а также выработать стратегию по ее использованию в качестве основного ресурса будущими лунными миссиями.

Like Love Haha Wow Sad Angry

Новый анализ данных, собранных двумя орбитальными зондами, свидетельствует о том, что вода на Луне распространена по все поверхности и не ограничивается конкретным регионом или типом местности. Похоже, что она присутствует и на дневной и на ночной стороне спутника, хотя и не всегда в легком доступе. Результаты исследования представлены в журнале Nature Geoscience .

«Оказалось, что неважно в какое время суток и на какой участок мы смотрим, сигнатура воды присутствует всегда. Вода буквально прикреплена к лунной поверхности и ее наличие, по-видимому, не зависит от состава породы», – рассказывает Джошуа Бандфилд, ведущий автор исследования из Института космических исследований в Боулдере (США).

Результаты противоречат более ранним исследованиям, которые сообщают, что на полярных широтах Луны содержится больше воды и что ее сигнатура ослабевает в ходе лунного дня (29,5 земных суток). Основываясь на них, некоторые планетологи предположили, что это связано с «движением» молекул воды по лунной поверхности, которое будет продолжаться до тех пор, пока они не попадут в холодные ловушки темных кратеров вблизи северных и южных полюсов нашего спутника. В планетарной науке холодная ловушка – это настолько холодная область, что водяной пар и другие летучие вещества, попавшие в нее, будут оставаться стабильными в течение длительного периода времени (до миллиарда лет).

Однако дискуссии на этот счет продолжаются, и в основном они связаны с методом обнаружения. Исходные данные для предыдущих исследований были получены инструментами дистанционного зондирования, которые измеряли силу солнечного света, отраженного от поверхности Луны. Присутствие воды выдавала определенная спектральная подпись на длинах волн около 3 микрометров, лежащих за пределами видимого света в области инфракрасного излучения.

Но поверхность Луны под действием может стать достаточно горячей, чтобы излучать собственный свет в инфракрасной области спектра. Задача состоит в том, чтобы распутать эту смесь отраженного и испускаемого света, и для этого исследователи должны иметь очень точную информацию о температуре поверхности.

Чтобы разобраться в этой головоломке, Джошуа Бандфилд и его команда разработали новый подход и создали детальную температурную модель, которая впервые включила в себя информацию от двух спутников: NASA «LRO» и индийского «Chandrayaan-1».

Космический аппарат NASA «Lunar Reconnaissance Orbiter». Credit: NASA

Новые результаты показали, что вода широко распространена в виде OH (гидроксил или водный остаток) и относительно неподвижна. Учитывая то, что гидроксил не способен долго оставаться в свободной форме и является высокоактивным, предпочитая «атаковать» молекулы или образовывать с ними химическую связь, он, скорее всего, заперт в лунных минералах и извлекается из них под действием определенных процессов. Кроме того результаты указывают на то, что вода в любой форме довольно крепко «прикреплена» к поверхности.

«Поставив некоторые ограничения на то, насколько мобильна вода или ОН на Луне, мы можем определить, сколько воды достигает

Ученые уточнили источник воды на естественном спутнике Земли

Американские учёные сообщают в научном журнале Nature Geoscience , что ещё 6 лет назад считалось, что Луна "совершенно сухая". Специалисты изучили молекулы воды, найденные в лунных породах, и решили, что они появились в разных областях естественного спутника Земли. Свидетельствует это о том, что некоторые участки Луны более влажные, чем другие, говорят ученые. Учёные, в частности, изучили два типа пород: базальтовые породы и вулканическое стекло.

Лёд на Луне - вода в твёрдом состоянии, которая, как уже точно доказано присутствует на Луне. Жидкая вода не может находиться на лунной поверхности, так как она испаряется под воздействием солнечного света и затем рассеивается в космическом пространстве. Однако, с 1960-х годов существует и доказана гипотеза, о том, что водный лёд сохраняется в кратерах на полюсах Луны, куда не могут проникать лучи Солнца, или же он залегает на большой глубине. Лунные ледники могут обеспечить водой первых колонис

Эксперты обнаружили, что в некоторых образцах содержание воды выше, чем в других, и, по всей видимости, это как-то связано с местом, откуда были получены конкретные образцы. То есть, по мнению ученых, это говорит о том, что некоторые области Луны являются более влажными, передает astronews.ru .

Надо сказать, что одним из главных направлений исследований Луны является именно поиск воды на естественном спутнике Земли. Определённого ответа на вопрос, есть ли на Луне вода или хотя бы её признаки в свободном или химически связанном состоянии, наука пока не даёт. Вернее, не давала очень долго. Но вот 13 ноября 2009 года американские исследователи Луны заявили, что они обнаружили некоторое количество воды в лунном кратере Кабео (Кабеус) диаметром 98 км., глубиной 4 км., расположенном примерно в 100 км от Южного полюса и практически никогда не освещаемом Солнцем, пишет «Знание-сила ». Заявление это не потрясло мир, хотя и было сделано после проведения грандиозного эксперимента. Речь идёт о всего лишь предполагаемом наличии следов воды в лунной пыли. Пыль эта была поднята "бомбардировкой" кратера Кабео.

Уникальный эксперимент начался 9 октября 2009 года. По команде с Земли американская автоматическая межпланетная станция (АМС) LCROSS (Lunar Crater Observation and Sending Satellite) — спутник для наблюдения и детектирования лунных кратеров с околоземной орбиты была направлена к Луне, в кратер Кабео. На дно кратера сначала упала отработавшая ступень ракеты Атлас-V массой 2200 кг, а через 3-4 минуты туда же упала АМС LCROSS массой 891 кг. Перед тем как врезаться в грунт кратера, АМС прошла через облако пыли, поднятое упавшей ступенью ракеты Атлас-V.

За эти считанные секунды приборы, установленные на АМС LCROSS, успели произвести необходимые замеры для определения химического состава и других свойств частичек пыли. Предполагается, что пыль была поднята не только со дна кратера, но и из глубины грунта порядка нескольких десятков метров. Исследователи считают, что им всё-таки удалось обнаружить некоторое количество воды в этой пыли.

Итак, поиски воды на Луне продолжаются. Например, американская АМС Lunar Reconnaissance Orbiter - лунный орбитальный разведчик, на котором наряду с другими приборами установлен российский нейтронный детектор, предназначенный для поиска замерзшей воды, 20 июня 2009 года в районе Южного полюса обнаружила водород. А это уже признак того, что там можно ожидать наличие воды в химически связанном состоянии.

Далее Рэйчел Клима с коллегами из Университета Джонса Хопкинса (США) обнаружили свидетельства того, что вода в поверхностных слоях Луны пришла туда из более глубоких мантийных слоёв, а не с кометами во время поздней тяжёлой бомбардировки, пишет compulenta.computerra.ru . «Не думаю, что это была кометная вода, которая каким-то образом ушла вниз, а затем поднялась, или вода, пришедшая с солнечным ветром, — полагает учёный. — Скорее всего, она была там изначально...». Новые следы обнаружены в районе кратера Буллиальд, на обращённой к нам стороне Луны: там были замечены гидроксильные группы, состоящие из атома кислорода и атома водорода.

LCROSS, PD NASA, Spacecraft in art

Как считают авторы работы, сами гидроксильные группы — это итог взаимодействия обычной лунной воды с солнечным ветром. Там, где ветер свободно ударял по реголиту (то есть особенно в тенистых участках), где нет электростатических эффектов, могущих отклонить частицы солнечного ветра, такое случается чаще, и с этим учёные связывают большее число гидроксильных групп в неосвещённых местах.

Что особенно важно, гидроксильные группы удалось найти только около центрального пика кратера, где застывшие слои поднятой старым столкновением магмы Луны вознеслись особенно высоко. Более того, вначале мантия поднялась в ударном бассейне, на краю которого находится Буллиальд, и лишь затем «подросла» ещё раз — из-за более мелкого столкновения. Если бы не это редкое стечение обстоятельств, следы воды в материале бывшей лунной мантии найти не получилось бы никогда.

Глубина, на которой начинается порода, богатая водой, никак не меньше 69 км, полагают учёные. Заметим, что если оценки происхождения лунной воды верны, то её количество в неосвещённых районах и кратерах близ лунных полюсов может оказаться много бóльшим, чем в моделях, где такая вода имеет чисто кометное происхождение.

В еще одном исследовании говорится, что количество воды на Луне (точнее, в Луне), возможно, переоценивается учёными, доверяющими минералу апатиту. Это утверждает Джереми Бойс из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (США) и его коллеги. Они разработали компьютерную модель, воспроизводящую кристаллизацию апатита в океане магмы на заре лунной истории. Оказалось, что необычайно богатые водородом кристаллы апатита, наблюдаемые во многих образцах лунной породы, совсем не обязательно формировались в насыщенной водой среде, как это принято считать. Тем самым опровергается давным-давно принятое допущение о том, что водород в апатите — отличный индикатор присутствия воды на Луне. Следовательно, воды на нашем спутнике намного меньше, чем кажется.

Луна состоит из коры, верхней мантии, средней мантии, нижней мантии (астеносферы) и ядра. Атмосфера практически отсутствует, информирует wikipedia . Поверхность Луны покрыта так называемым реголитом — смесью тонкой пыли и скалистых обломков, образующихся в результате столкновений метеоритов с лунной поверхностью. Ударно-взрывные процессы, сопровождающие метеоритную бомбардировку, способствуют взрыхлению и перемешиванию грунта, одновременно спекая и уплотняя частицы грунта. Толщина слоя реголита составляет от долей метра до десятков метров. Толщина коры Луны меняется в широких пределах от 0 до 105 км. По данным со спутников гравитационной разведки GRAIL, толщина лунной коры больше на том полушарии, которое обращено к Земле. Вода, считают ученые, может находится на глубине десятков километров.

Ученые нашли веские доказательства того, что Луна может содержать огромное количество воды в своей структуре. Этот факт может быть очень полезен для будущих исследований лунной поверхности.

Научное исследование было проведено учеными из Университета Брауна в Род-Айленде и опубликовано в издании Nature Geoscience. Ученые изучали процесс поимки воды в ловушку в вулканическое стекло через лунную поверхность. Остатки лунного вулканизма насчитывают миллиарды лет.

«Историческая точка зрения заключалась в том, что Луна была абсолютно сухой планетой, — сказал ведущий автор исследования Ральф Милликен. — Но мы и сейчас продолжаем признавать, что это не так, и на самом деле планета может быть гораздо более похожей на Землю с точки зрения наличия воды и других летучих газов».

Предыдущие научные работы

В предыдущих исследованиях использовались образцы, полученные в ходе космических полетов кораблей Apollo 15 и 17, в 1971 и 1972 годах, целью которых стало исследование воды на Луне.

В 2008 году ученые обнаружили следовые количества воды в некоторых из бусин, состоящих из вулканического стекла. Предполагалось, что Луна может быть влажной.

Даже небольших объемов воды на Луне было бы достаточно для создания значительных залежей вулканического стекла. Когда лава формируется с невероятной быстротой, ее молекулярная структура не успевает перестроить себя в «нормальное» каменистое тело и вместо этого преобразуется в стекло. Небольшие капли лавы, выброшенные в воздух, как правило, превращаются в стекловидное тело, но внезапное охлаждение в воде обладает тем же эффектом.

Хотя в предыдущих исследованиях основное внимание уделялось образцам, привезенным Apollo, в этом последнем научном изыскании вместо этого материала использовались спутниковые данные, полученные на лунном орбитальном аппарате Индии Chandarayaan-1. Изучая свет, отраженный от поверхности Луны, исследователи смогли выяснить, какого рода минералы на ней присутствуют.

Структура воды на Луне

Почти во всех крупных пирокластических отложениях на поверхности Луны, которая является скалистой планетой, составленной из вулканического извержения, исследователи обнаружили доказательства наличия воды в виде бусинок из вулканического стекла. Это предполагает, что части мантии Луны могут содержать столько же воды, сколько есть на Земле.

«Вода, которую мы обнаруживаем, может быть либо как ОН (гидроксид минерала), либо Н 2 О, но мы подозреваем, что это прежде всего ОН», — констатировал ученый Милликен.

Важность открытия

Неясно, была ли эта вода принесена на Луну кометами или астероидами, или, возможно, уже присутствовала в ее структуре. Интерес вызывает то, что она может быть значительно легче получена, чем замороженная во льду на полюсах. Вода может быть извлечена из гранул путем их нагревания до высоких температур.

«Все, что помогает облегчить работу будущих лунных исследователей от необходимости использовать много воды из дома, — это большой шаг вперед, и наши выводы открывают перед человечеством новую альтернативу», — говорится в заявлении соавтора исследования Шуай Ли.

До пятницы, 13 ноября, Луна лишь отражалась на глади земных водоемов - от луж до океанов, оставаясь сама сухой и безводной, как пески Сахары. Но в прошлую пятницу ученые уверенно провозгласили: "Есть вода на Луне!".

"Да, мы нашли воду на Луне, - заявил Энтони Калапрете, главный исследователь лунных кратеров при НАСА. - И не несколько капель воды, а значительное количество". Подтверждение догадок ученых о существовании воды на Луне было встречено с огромным энтузиазмом исследователями, собирающимися в будущем организовать поселение землян на ее поверхности. Не менее рады и те ученые, которые надеются выяснить историю Солнечной системы, законсервированную во льдах Луны на протяжении миллиардов лет.

Поиск воды на Луне велся при помощи спутника. Он врезался в кратер, расположенный неподалеку от южного полюса Луны. Это произошло месяц назад. Спутник влетел в кратер со скоростью 9000 км в час, образовал воронку размером в 20-35 метров и выбросил наверх, по меньшей мере, 100 литров воды. "Мы получили не просто капельки воды. Мы практически "попробовали ее", - заявил Питер Шульц, профессор геологии Брауновского университета.

Более десятилетия ученые догадывались о существовании воды на Луне в виде льда на дне холодных лунных кратеров, куда не проникают солнечные лучи. Миссия LCROSS состояла из двух частей: пустой ракеты, которая должна была ударить по дну кратера Кабеус, в 100 км шириной и 3,2 км глубиной, и маленького спутника, который должен был установить состав выброшенного грунта. Специалисты НАСА, пожертвовавшие сном, чтобы не прозевать удар ракеты по кратеру 9 октября, были разочарованы. Они не увидели искусственного извержения Кабеуса. Его не смогли засечь даже самые мощные телескопы на Земле, включая те, что расположены в Паломарской обсерватории в Калифорнии. Но сам LCROSS сфотографировал извержение, хотя некоторая неточность в наводке не позволила разглядеть детали.

Вывод о присутствии воды был сделан на основе изменения окраски грунта, произошедшей после удара ракеты. Изменения были вызваны молекулами воды, поглощающими световые волны определенной длины. Ученые обнаружили также изменение спектра, связанное с появлением гидроксила - группы ОН, "выбитой" из молекул воды в результате удара ракеты. Кроме того, были обнаружены молекулы двуокиси углерода и серы, а также метана и других соединений. "Перед нами открываются самые разнообразные возможности", - говорит доктор Калапрете.

Кратер Кабеус, как и другие кратеры Луны, расположенные у ее полюсов, находится в постоянной темноте. Температура на дне кратера составляет минус 220 градусов Цельсия. При такой температуре никакие химические соединения из кратера "выбраться" не могут. Главный "лунный" ученый НАСА Майкл Варго говорит, что "эти кратеры - словно покрытые пылью чуланы Солнечной системы".

Луна долго считалась сухой и безводной. Затем появились намеки на существование льда на дне ее полярных кратеров. Некоторые гипотезы на сей счет предполагают влияние комет или появление воды внутри самой Луны. "Сейчас, когда благодаря LCROSS мы уже точно знаем, что вода на Луне есть, мы можем начать решать и другие серьезные проблемы", - считает Грегори Делори из Калифорнийского университета в г. Беркли. По его словам, результаты миссии LCROSS и других космических кораблей "рисуют удивительно новую картину Луны как отнюдь не мертвого мира. В действительности Луна может оказаться очень интересной и динамичной".

В самом деле, если лед на Луне имеется в больших количествах, то он не только обеспечит водой будущих земных поселенцев. Входящие в состав воды кислород и водород позволят изготавливать горючее для ракет, а кислород необходим для дыхания астронавтов. Забавно, что этот лед мы будем добывать, как руду или уголь на Земле, устраивая штольни и забои. Однако, к сожалению, в планах НАСА Луна занимает сейчас далеко не ведущее место. Астронавты, впервые посетившие Луну в 1972 году, вернутся на нее лишь в 2020-м. Но сейчас и эта дата под вопросом. Президентская комиссия, созданная в мае, пришла к выводу, что сокращение бюджета НАСА делает дату 2020 года нереальной. Комиссия предложила президенту Обаме иной план: забыть про Луну и сконцентрироваться на изучении глубокого космоса при помощи непилотируемых космических кораблей.

Возвращаясь к обнаружению воды на Луне, необходимо подчеркнуть, что Луна все же далеко не "мокрая" планета. Не исключено, что почва кратера Кабеус может оказаться суше, чем пески земных пустынь. Но, по мнению доктора Калапрете, 100 литров воды - это только нижний предел, и поэтому еще рано делать заключения о концентрации воды в почве лунных кратеров. Кто знает, сколько лет должно еще пройти, прежде чем Аэлита будет приветствовать астронавтов бокалом воды.

Следы оползней и астронавтов

На Луне нашли не только воду, но и проявления геологической активности, которая всегда считалась невозможной на этом холодном, "мертвом" небесном теле. Американский аппарат LRO ("Лунный орбитальный разведчик") разглядел на поверхности нашего спутника оползень, сошедший на Луне сравнительно недавно по геологическим меркам. Казалось бы, что может быть причиной перемещения грунта, ведь на Луне нет потоков воды, не дует ветер и нет дождей?

Однако еще 15 лет назад международная группа исследователей, включавшая и российского астронома Владислава Шевченко, отметила на фотографиях лунной поверхности участки в кратере Рейнер, которые значительно отличались по цвету от окружающего грунта. Они были намного темнее, как и положено оползню, лишь недавно сползшему с вершины кратера. Оценка времени образования оползня - от нескольких лет до 500 тысяч лет, но это в любом случае очень мало по сравнению с миллиардами лет существования Луны. Это "молодой" оползень.

Гипотезу о геологической активности на спутнике подтвердил LRO, причем этот аппарат увидел оползни в другом кратере - Маринус, хотя назвать причину их появления пока довольно трудно. Скорее всего, оползни являются результатом метеоритного обстрела, вызвавшего лунотрясения. Во всяком случае, Луна представляется уже не такой мертвой, как еще лет 20 назад.

Аппарат LRO имеет на своем борту камеры с огромным разрешением 50 сантиметров, и с их помощью было сделано еще одно открытие. Точнее, закрытие - закрытие темы о мистификации, созданной американским космическим агентством. До самого последнего времени некоторые маргиналы всерьез уверяли общественность, что американцы на Луне не были. Так вот, LRO сфотографировал места прилунения "Аполлонов" с отпечатками опор и даже со следами астронавтов. Впрочем, маргиналы теперь наверняка скажут, что фотографии подделаны...

Через месяц после отправки зонда LCROSS, который врезался в кратер Кабеус рядом с Южным Полюсом Луны, NASA сообщило, что обладает неопровержимыми доказательствами наличия на Луне ”значительных запасов” воды. Учёные NASA держали результаты этого столкновения в секрете, просто говоря, что миссия прошла успешно и что они получили множество новых спектрометрических данных. Удар, вызванный зондом, поднял облако пыли, которое было снято на камеру и проанализировано на наличие воды (из-за того, что кратер всегда находится в теневой части Луны, температура здесь намного ниже - около -220 ºC - и изучать такие облака тут легче).

Учёные сравнили известные данные об излучении, которое даёт вода и другие материалы, в инфракрасном спектре с теми, что были собраны зондом, и нашли совпадение. По мнению Энтони Колапрета, главного учёного проекта, никакие другие вещества не могли дать это совпадение, и в облако точно не могли попасть материалы с Земли. Дополнительным подтверждением было последующее выделение гидроксильного остатка, известного продукта разложения воды под воздействием УФ лучей.

Но откуда взялась эта вода? Колапрет и его коллеги решили, что вода могла появиться из многих источников: солнечные ветра (протоны от солнца могли прореагировать с кислородом в почве Луны), астероиды (которые могут содеражать разное количество воды), кометы (иногда состоящие на 50% из неё), частицы льда, принесённые межгалактическими облаками. Из-за того, что водород и вода превалируют во Вселенной, Колапрета считает, что скорее всего источник был не один.

Следующая большая цель учёных - изучить эту воду подробнее. Будущие миссии возьмут пробу из кратера и отправят её на Землю на изотопный анализ. Её изотопный состав (отношения количеств разных изотопов) поможет выяснить её возраст, состав и происхождение. Получив такие данные, как пробы льда из Антарктики, учёные смогут вплотную приступить к изучению изменения климата на Луне, проводя сравнения с Землёй.

Питер Шультц, профессор геологических наук университета Brown и член миссии LCROSS, считает, что возможно даже получится использовать солнечную энергию, чтобы питать роботов, посадочные площадки и другие инструменты, которые могли бы проводить анализ прямо на месте. Для этого астронавтам надо будет высадиться вблизи полюса на солнечной стороне и установить необходимое оборудование, которое могли бы исползовать роботы или люди.

Две миссии, которые стартуют в 2011 и 2012 году, помогут пролить больше света на это открытие. Один из них проведёт характеристику атмосферы Луны, чтобы определить, какие газы и в каком количестве в ней содержатся. Второй будет исследовать лунную кору, чтобы оценить её размер и прочность, а так же найти территории, где, как полагают некоторые учёные, Луна ещё вулканически активна. То, что учёные NASA откроют в ближайшие года, устранит иллюзию нашего знания единственного спутника луны, говорит Колапрет.

Увидеть культурную столицу России с воды - это значит получить такие неописуемые эмоции, которые надолго останутся в вашей памяти. Судоходная компания "Одиссея" предлагает вам морские прогулки на теплоходе. Выбрать теплоход и забронировать его выгодно здесьhttp://katervspb.ru/ . Любое праздничное мероприятие, любой ваш каприз.