В 2024 году астронавты NASA снова высадятся на Луну впервые более чем за полвека. Главное отличие от миссий «Аполлона» в том, что участники экспедиций останутся на Луне надолго, а не на несколько дней. И, чтобы человек комфортно чувствовал себя в космосе долгое время, NASA придется постараться. У агентства уже есть планы строительства убежищ из лунной породы и использования мочи в качестве удобрения. Ведь неизвестно, откуда на Луне брать воду.
В космосе вода нужна как для обеспечения жизни астронавтов, так и для создания ракетного топлива — вода раскладывается на водород и кислород. Уже много лет известно, что на лунных полюсах есть обширные запасы льда. Правда, из-за того, что лед находится на дне огромных кратеров, где темно и холодно, добыча замерзшей воды сложна даже для роботов. Недавнее открытие стратосферной обсерватории NASA облегчает задачу: воды на Луне может быть намного больше, чем считалось раньше.
В конце 2018 года группа ученых во главе с Кейси Хонниболл, докторанткой Центра полетов Годдарда NASA, использовала гигантский реактивный самолет-лабораторию Boeing 747 для поиска воды на Луне. Стратосферная обсерватория «София» (Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy) оснащена уникальными инструментами для удаленного обзора лунной поверхности в инфракрасном диапазоне волн, которые могут обнаружить присутствие воды. Команда Хонниболл сосредоточилась на наблюдении за Клавием, вторым по величине кратере на видимой стороне Луны, расположенном в ее южном полушарии. Ученым удалось обнаружить молекулы воды даже в освещенных солнцем участках кратера.
«Раньше считалось, что молекулы воды не способны долго находиться на поверхности Луны», — заявила Хонниболл на пресс-конференции 23 октября. Прежде ученые были уверены, что вода на Луне может находиться лишь в постоянно затененных областях, где температура никогда не поднимается выше -130 градусов по Цельсию.
Данные Хонниболл показывают, что вода может «выжить» и за пределами тени, хоть и в другой форме. По ее словам, полученные данные говорят о том, что вместо льда молекулы воды заключены в стекловидный реголит, лунный грунт, который защищает их от суровой космической среды.
Одна из теорий происхождения воды на Луне заключается в том, что вода попала на Луну в виде протонов в солнечном ветре. Когда эти протоны взаимодействовали с богатым кислородом лунным реголитом, они образовали гидроксил, который представляет собой просто воду, в которой отсутствует один из атомов водорода. «Мы не планировали его искать, поэтому на самом деле у нас не было инструмента, предназначенного для поиска молекулярной воды на Луне», — говорит Мэтт Сиглер, исследователь из Института планетологии.
Но там, где много водорода и кислорода, велика вероятность наличия воды. Все, что нужно, чтобы кислород и водород превратились в воду, — это энергия. Когда метеорит падает на Луну, выделение тепла заставляет молекулы гидроксила объединяться в воду. Тепло также плавит реголит, превращая его в стекло, которое улавливает молекулы воды. Другая теория предполагает, что вода уже могла находиться на метеорите и попасть в недавно образовавшийся реголит во время удара.
В отличие от космических кораблей, исследовавших Луну, у летающей обсерватории «София» есть инструменты, которые с помощью наблюдения определенной части спектра могут найти следы воды. «Земная атмосфера состоит из большого количества водяного пара, поэтому нам нужно было подняться над атмосферой, насколько это возможно, чтобы получить хоть какой-то сигнал, — говорит Хонниболл. — Оказалось, что единственным актуальным инструментом для проведения таких измерений является самолет «София»».
Открытие Хонниболл — хорошая новость для NASA. Теперь астронавты будущих миссий смогут добывать необходимые кислород и водород прямо на Луне. Впрочем, пока неясно, хватит ли лунной воды для потребностей участников экспедиций. Данные исследователей показывают, что вода присутствует в реголите в соотношении 100-400 частей на миллион.
Еще одно исследование говорит о том, что в темных «карманах» на лунной поверхности могут прятаться огромные залежи водяного льда. В 2018 году данные индийского лунного орбитального аппарата Chandrayaan подтвердили наличие водяного льда в обширных затененных кратерах на южном полюсе Луны. Теперь группа исследователей во главе с Полом Хейном, планетологом из Университета Колорадо в Боулдере, обнаружила, что на всей поверхности Луны есть десятки миллиардов «карманов» со льдом. Они гораздо более доступны как для роботов, так и для людей, чем кратеры со льдом на полюсах.
По подсчетам ученых, новое открытие удвоит общую площадь лунных территорий, на которых может быть вода. Рассмотреть их раньше попросту не позволяли технологии.
Проверить истинность открытий можно будет лишь со следующего года — тогда NASA начнет запускать беспилотные миссии на поверхность и орбиту Луны, часть из них будут оснащены инструментами для разведки воды.
По материалам Wired
