Американские ученые рассказали о важном астрономическом открытии, которое анонсировали еще неделю назад. Им впервые удалось обнаружить воду на освещенной поверхности Луны, что может иметь важные последствия в свете готовящихся пилотируемых миссий к спутнику Земли.
В течение многих десятилетий Луна считалась в основном безводным телом. Лишь в последние годы наблюдения показали наличие залежей водяного льда в приполярных областях Луны – в основном, в вечно затененных крупных кратерах, на дно которых никогда не попадает солнечный свет.
Несколько дней назад в NASA анонсировали объявление важного открытия, которое было сделано при помощи знаменитой атмосферной обсерватории SOFIA на борту широкофюзеляжного самолета Boeing-747, ведущей наблюдения в инфракрасном диапазоне.
С помощью этого телескопа ученые впервые обнаружили воду в Клавии — огромном древнем ударном кратере, расположенном в южной части видимой стороны Луны.
Ряд прошлых наблюдений помог обнаружить в подповерхностном слое Луны атомы водорода, однако у ученых не было способа понять – входит он в состав воды, или же гидроксильной группы OH в составе каких-то минералов.
Теперь инфракрасные наблюдения позволили точно определить наличие воды с концентрацией 100-412 частей на миллион. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Astronomy.
В августе 2018 года ученые под руководством Кейси Хоннибол из Центра космических полетов имени Годдарда вели наблюдения лунной поверхности, используя инструменты телескопа SOFIA, и обнаружили инфракрасное излучение из кратера и его окрестностей на длине волны шесть микрон, что соответствует линии воды.
«Нам не знаком какой-либо другой материал, имеющийся на Луне и обладающий спектральной линией 6 микрон, кроме, как вода», — пояснила Хоннибол.
«У нас были намеки на то, что вода может присутствовать на освещенной части Луны. Теперь же мы знаем, что она там есть. Это открытие меняет наше представление о лунной поверхности и поднимает интригующие вопросы о ресурсах, годных для исследования далекого космоса», — заявил директор астрофизического отдела NASA Пол Херц.
Обнаружение небольших, но достаточных для изучения концентраций воды ставит перед учеными вопросы о том, как могли образоваться эти молекулы, и главное – как вода может сохраняться долгое время в условиях солнечного облучения, не испаряясь.
По одной из версий, вода может сохраняться внутри естественного лунного вулканического стекла или же между частицами пыли.
Что касается происхождения воды, то она могла быть занесена в прошлом при ударе микрометеоритов, которые приносили с собой небольшие порции воды. По другой версии, вода могла образовываться за счет атомов водорода, принесенных в в составе солнечного ветра, которые затем соединились с кислородом в составе минералов и образовали гидроксил. Затем энергия, выделяющаяся при ударах метеоритов, могла превращать гидроксил в воду.
Для проверки своих открытий команда Хоннибол уже получила дополнительное наблюдательное время на телескопе SOFIA. «Мы надеемся картировать большую часть Луны, чтобы охарактеризовать поведение воды. Меняется ли оно вдоль лунной поверхности с течением суток и с широтой? Это поможет нам понять ее происхождение, и то, как она сохраняется», — пояснила эксперт.
Ответы на эти вопросы позволят понять, как в будущем можно будет выделять воду, например, в ходе пилотируемых миссий. Если вода заключена в реголите, требуется лишь собрать его и нагреть до определенной температуры. Если вода заключена в вулканическом стекле, это потребует расплавления породы и больших энергетических затрат.
Для телескопа, обычно наблюдающего за такими далекими объектами, как черные дыры, звездные скопления и галактики, наблюдение Луны стало непривычным занятием.
«SOFIA и правда, впервые посмотрел на Луну, и мы даже не были уверены, что получим надежные данные, однако вопросы о лунной воде заставили нас попробовать, — пояснила Насим Рангвала, научная сотрудница миссии SOFIA. – Это невероятно, что открытие появилось из по существу испытания».
В другой статье в журнале Nature Astronomy ученые, используя теоретические модели и данные с орбитального зонда NASA Lunar Reconnaissance Orbiter, показали, что вода на Луне может сохраняться не только в ранее обнаруженных полярных кратерах, но и в небольших темных областях, где температура в течение лунного дня не понимается выше точки замерзания льда.
«Вода – важный ресурс как для научных целей, так и для будущих исследователей, — заявил главный научный сотрудник Управления космических исследований и операций NASA Джейк Бличер. — Если мы сможем использовать ресурсы Луны, мы сможем возить меньше воды и больше оборудования для новых научных открытий».
Уникальная обсерватория SOFIA, смонтированная на борту широкофюзеляжного самолета Boeing-747, ведет наблюдения с 2010 года. Обычно самолет поднимается в небо до четырех раз в неделю, проводя по десять часов на высоте 12-13 тысяч метров.
Идея обсерватории была проста и заманчива — на такой высоте 2,5-метровый телескоп в хвостовой части самолета находится выше 99% водяного пара, который присутствует в атмосфере и мешает наблюдать в инфракрасном диапазоне.
Новое открытие может стать важным достижением для знаменитого телескопа, над которым в начале этого года стали сгущаться тучи.
Работа воздушной обсерватории обходится недешево – ежегодно на нее тратится примерно $85 млн. И хотя пятую часть берет на себя Германский центр авиации и космонавтики, этот проект остается одним из самых дорогостоящих астрономических проектов NASA, уступая по стоимости поддержания только знаменитому орбитальному телескопу Hubble.
Так, в апреле «Газета.Ru» писала о наукометрическом анализе, согласно которому за 5 лет в период 2014-2018 годов на основе наблюдений SOFIA астрономы публиковали в среднем всего 21 научную статью в год, «что делает его одним из наименее результативных телескопов в мире».
Ученые тогда опасались, что судьба телескопа под вопросом – в феврале этого года администрация Дональда Трампа предложила закрыть проект, заявив, что он не оправдывает $85 млн, ежегодно выделяемых на него.