Наличие и происхождение воды на поверхности Луны — это предмет растущего научного интереса, особенно в контексте будущих космических исследований и возможности использования лунных ресурсов. Новые исследования показывают, что основная часть лунной воды поступает из солнечного ветра — постоянного потока заряженных частиц, испускаемых Солнцем — и ее распределение в значительной степени зависит от широты Луны и зрелости ее почвы (реголита).
Ключевые выводы миссии Чанъэ-6
Группа исследователей из Института геологии и геофизики Китайской академии наук (IGGCAS) проанализировала образцы лунного грунта, доставленные китайской миссией Чанъэ-6, которая стала первым случаем сбора материала с обратной стороны Луны. Образцы показали удивительно высокие концентрации гидроксила (OH) и воды (H2O) и исключительно низкие отношения дейтерия к водороду (D/H). Эти характеристики в значительной степени согласуются с теорией о том, что лунная вода происходит из солнечного ветра.
Сравнивая эти образцы с образцами из китайской миссии Чанъэ-5 (собраны с аналогичной широты на ближней стороне) и миссий NASA «Аполлон» (с более низких широт), исследование указывает на глобальный источник воды из солнечного ветра, распределение которой в первую очередь определяется широтой и зрелостью реголита — показателем того, насколько выветрена и изменена лунная почва.
Роль широты и зрелости реголита
Широта, тесно связанная с температурой, по-видимому, является важным фактором. Предыдущие наблюдения индийской миссии Чандраян-1 с помощью инструмента Moon Mineralogy Mapper (M3) изначально показали, что гидроксил концентрируется на более высоких широтах. Хотя последующие анализы дали противоречивые результаты, находки Чанъэ-6 подтверждают эту связь. Образцы с более высоких широт, как правило, содержат больше воды.
Зрелость реголита также играет важную роль. Более зрелый реголит, который в течение более длительных периодов времени подвергался воздействию космического выветривания и солнечной радиации, как правило, содержит более высокие концентрации воды. Образцы Чанъэ-6 показали более сильные сигналы поглощения воды и более высокую зрелость реголита по сравнению с образцами из миссии Чанъэ-5, хотя они содержали примерно одинаковое количество воды на уровне зерна.
Проблема измерения лунной воды
Точное определение количества и распределения лунной поверхностной воды является сложной задачей. Предыдущие попытки анализа глобальных данных с использованием различных методов термокоррекции привели к противоречивым выводам. Исследователи подчеркнули, что прямой лабораторный анализ возвращенных образцов лунного грунта предоставляет наиболее надежные данные.
Заполнение пробела в знаниях об обратной стороне Луны
До китайских лунных миссий понимание состава обратной стороны Луны ограничивалось данными дистанционного зондирования. Образцы «Аполлон» и «Луна» предоставили ценную информацию о содержании воды и ее происхождении, но были собраны на ближней стороне на более низких широтах. Миссия Чанъэ-5 (2020) доставила грунт с сайта со средней широты на ближней стороне, а недавняя миссия Чанъэ-6 предоставила образцы с сайта со средней широты на обратной стороне. Эти образцы позволяют проводить прямые сравнения между двумя сторонами Луны, расширяя наше понимание распределения воды.
Аналитические методы и результаты
Исследователи использовали два ключевых аналитических метода для изучения образцов Чанъэ-6:
- Спектральные измерения: Оценили общее содержание OH/H2O, выявив объемную концентрацию 183 ± 34 ppm.
- НаноSIMS профилирование глубины: Измеряли концентрацию водорода и отношения D/H на микроскопическом уровне зерна. Этот анализ обнаружил высокие концентрации водорода (1000–17500 ppm) и чрезвычайно низкие значения δD (до −983‰) — убедительные доказательства происхождения из солнечного ветра.
Значение для будущих лунных исследований
Эти результаты показывают, что лунная поверхностная вода, вероятно, наиболее обильна в зрелом реголите на более высоких широтах. Понимание этой взаимосвязи имеет решающее значение для планирования будущих усилий по использованию лунных ресурсов. Исследование подчеркивает важность учета как широты, так и зрелости реголита при разведке воды на Луне.
В сотрудничестве в исследовании участвовали Шанхайский институт технической физики Китайской академии наук, Институт геохимии Китайской академии наук и Китайская академия систем и инноваций аэрокосмической отрасли. >В конечном счете, это исследование делает значительный шаг вперед в понимании происхождения и распределения лунной воды и ее потенциала для поддержки будущих космических начинаний.
