Новое исследование показало, что вода на Луне не появилась в результате одного крупного события, а постепенно накапливалась на протяжении 3–3,5 миллиарда лет. При этом самые древние кратеры у южного полюса, которые дольше всего находились в постоянной тени, содержат наибольшее количество водяного льда. Это хорошая новость для будущих лунных миссий и создания постоянных баз, рассказывает Space.com.

Постепенное накопление, а не один «удар»

Учёные давно спорят о происхождении лунного льда, обнаруженного в постоянно затенённых кратерах южного полюса. Одни предполагали, что вода была занесена одной крупной кометой, другие — что она поступала постепенно.

Международная команда под руководством Пола Хейна (Лаборатория атмосферной и космической физики Университета Колорадо в Боулдере), Одеда Ахаронссона (Институт Вейцмана) и Норберта Шёргхофера (Институт планетных наук) пришла к выводу: вода накапливалась постепенно и почти непрерывно.

«Похоже, что самые древние кратеры содержат больше всего льда. Это означает, что процесс шёл почти непрерывно», — отметил Пол Хейн.

Почему лёд распределён неравномерно

Ключевую роль сыграло то, что ось наклона Луны медленно менялась со временем. Из-за этого некоторые кратеры, которые были в постоянной тени три миллиарда лет назад, сегодня частично освещаются Солнцем, и наоборот.

Учёные использовали данные теплового радиометра Diviner с зонда Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO), а также компьютерное моделирование тепловой эволюции кратеров. Они составили список кратеров, которые дольше всего оставались в тени, и сравнили его с данными о распределении льда, полученными прибором LAMP.

Результат оказался ожидаемым: чем дольше кратер находился в холодной тени, тем больше в нём льда. Например, кратер Хаворт (Haworth) у южного полюса, который пребывает в тени более 3 миллиардов лет, содержит одни из самых сильных радиолокационных сигналов присутствия воды.

Откуда могла взяться вода

Исследователи рассматривают несколько источников:

  • Многочисленные падения мелких комет и астероидов;
  • Древний вулканизм, который мог выбрасывать воду из недр Луны;
  • Солнечный ветер — протоны водорода взаимодействовали с кислородом в лунном реголите, образуя молекулы воды.

Часть воды могла даже мигрировать с Земли: недавние исследования показали, что атомы и молекулы земной атмосферы, включая кислород и воду, на протяжении миллиардов лет достигали поверхности Луны.

Значение для будущих миссий

Открытие имеет большое практическое значение. Водяной лёд на Луне можно использовать для получения питьевой воды, кислорода для дыхания и ракетного топлива (водород + кислород). Чем больше льда в одном месте и чем стабильнее «холодные ловушки», тем удобнее будет размещать будущие лунные базы.

«Окончательно ответить на вопрос о происхождении воды на Луне можно будет только с помощью анализа образцов, взятых непосредственно на поверхности», — подчеркнул Пол Хейн.

Для этого учёный возглавляет разработку прибора L-CIRiS (Lunar Compact Infrared Imaging System) — компактной тепловой камеры, которая позволит получить более детальные данные о температуре внутри кратеров. Инструмент отправится на Луну в конце 2027 года в рамках программы Commercial Lunar Payload Services (CLPS) на борту посадочного модуля Intuitive Machines.

Исследование опубликовано 7 апреля в журнале Nature Astronomy.

Вкратце

Вода на Луне накапливалась постепенно в течение 3–3,5 миллиарда лет, а не появилась после одного крупного события. Самые старые кратеры у южного полюса, которые дольше всего находились в постоянной тени, содержат наибольшее количество льда. Это связано с медленным изменением наклона оси Луны и миграцией воды в «холодные ловушки». Открытие упрощает планирование будущих лунных баз, где лёд можно будет использовать для воды, кислорода и топлива. Полный ответ даст только анализ образцов с поверхности Луны. Работа опубликована в журнале Nature Astronomy.