Ученые в течение десятилетий пытались разгадать загадку происхождения воды на Луне — ресурса, который может сыграть ключевую роль в будущих лунных миссиях. Еще с 1960-х годов существовала гипотеза, что вода на Луне образуется благодаря солнечному ветру — потоку заряженных частиц, излучаемых Солнцем. Теперь новое исследование, проведенное под руководством NASA, предоставило самые убедительные доказательства в пользу этой теории.
Прорыв был достигнут в Центре космических полетов имени Годдарда, где ученые создали максимально реалистичную лабораторную модель лунной среды. В отличие от Земли, Луна не имеет магнитного поля или атмосферы, поэтому ее поверхность полностью открыта для воздействия солнечного ветра — потока протонов водорода, несущихся со скоростью более 1,5 миллиона километров в час.
Вода из солнечного ветра
Согласно исследованию, когда протоны солнечного ветра сталкиваются с лунным реголитом (поверхностным слоем пыли и камней), они могут заимствовать электроны у атомов в грунте и превращаться в атомы водорода. Далее эти атомы водорода соединяются с кислородом, содержащимся в минералах лунной почвы, образуя гидроксилы, а в некоторых случаях — полноценные молекулы воды.
Ранее космические аппараты фиксировали наличие гидроксильных и водяных молекул на поверхности Луны, но различить их с высокой точностью мешали технологические ограничения. Чтобы проверить гипотезу об участии солнечного ветра в формировании воды, ученые Ли Ся Йео и Джейсон Маклейн создали специальную установку, в которой подвергли воздействию имитации солнечного ветра настоящую лунную почву, собранную во время миссии «Аполлон-17» в 1972 году.
Перед началом эксперимента образцы прокалили, чтобы удалить всю влагу, попавшую в них за годы хранения на Земле. Во время испытаний почва находилась в герметичной вакуумной камере, что исключало попадание земных загрязнителей. В течение нескольких дней на образцы воздействовали интенсивным пучком частиц, эквивалентным 80 тысячам лет пребывания на Луне.
Используя спектрометр, ученые зафиксировали характерное падение отражения света в инфракрасной области около трех микрон — именно в этом диапазоне молекулы воды поглощают энергию. Это подтверждает, что в результате эксперимента действительно образовались гидроксилы и вода.
Почему это важно?
Открытие имеет большое значение. Оно не только подтверждает, что солнечный ветер играет ключевую роль в образовании воды на Луне, но и говорит о том, что этот процесс продолжается и сегодня. Наблюдения показывают, что водный сигнал на Луне меняется в течение суток — усиливаясь утром, ослабевая днем и возвращаясь ночью, что указывает на активный и регулярный источник, а не случайные события вроде падения метеоритов.
Для программы NASA «Артемида», направленной на создание постоянного присутствия человека на Луне, особенно в районе Южного полюса, это открытие имеет практическое значение. Если солнечный ветер способен непрерывно создавать воду, то лунный грунт может стать возобновляемым источником воды, кислорода и топлива, необходимого для длительных миссий и будущих полетов в дальний космос.
