Вода на освещённой поверхности Луны: открытие NASA

В октябре 2020 года NASA подтвердило открытие, которое противоречило десятилетиям научных представлений: молекулы H₂O обнаружены прямо на освещённой солнцем поверхности Луны. Солнечный свет должен был уничтожить их мгновенно. Но вода на Луне оказалась хитрее, чем думали учёные.

Находка сделана в районе кратера Клавий в южном полушарии. Не в тёмных полярных кратерах, куда никогда не заглядывает солнце, — а на виду у всех.

Как телескоп SOFIA обнаружил воду на Луне

Открытие сделала обсерватория SOFIA — инфракрасный телескоп на борту самолёта Boeing 747. Он летает на высоте около 12 км, выше большей части водяного пара в атмосфере, и смотрит в космос через открытый люк в фюзеляже.

SOFIA зафиксировала характерный инфракрасный сигнал на длине волны 6 микрон — однозначную подпись H₂O, которую не спутаешь с гидроксилом (OH) или другими соединениями. Результаты опубликованы в журнале Nature Astronomy.

Сколько воды в лунном грунте и что это значит

Немного — но она есть. Концентрация составляет 100–412 ppm: от 100 до 412 миллилитров воды на кубический метр лунного грунта — реголита. Примерно стакан воды, рассыпанный по тонне песка. Почва Сахары в 100 раз влажнее.

До этого открытия считалось: ультрафиолет разрушает водяные молекулы на освещённой поверхности за считанные часы. Луна — вакуум и жёсткое излучение, никаких шансов.

Как вода прячется от Солнца

Учёные предлагают два объяснения.

Первое: молекулы воды прячутся между зёрнами реголита — лунного грунта. Крошечные зазоры между частицами создают тень, недоступную для солнечного излучения.

Второе: при ударах метеоритов грунт мгновенно плавится и застывает в виде стеклянных микрошариков. Вода оказывается запечатана внутри — как муха в янтаре. Природный термос размером с пылинку.

Это не первое открытие воды на Луне — но самое неожиданное

В 2009 году NASA намеренно врезало зонд LCROSS в кратер Кабеус у южного полюса. В облаке выброшенного грунта нашли около 155 кг водяного льда. Но это был затенённый кратер с температурой до −247°C — холоднее поверхности Плутона. Там лёд может лежать миллиарды лет.

Открытие 2020 года другое: вода там, где её существование казалось невозможным. Это значит, что ресурсы Луны могут быть распределены куда шире, чем предполагалось.

Почему вода на Луне важна для программы Artemis и полётов на Марс

Лунная вода — это ресурс. Её можно расщепить на водород и кислород: первый — ракетное топливо, второй — для дыхания астронавтов. Луна превращается в потенциальную заправочную станцию на пути к Марсу.

Именно поэтому программа Artemis нацелена на южный полюс, где сосредоточены запасы льда. Открытие SOFIA добавляет к этой картине новый слой: воды на Луне может быть больше и она может быть доступнее, чем думали. Если будущие миссии подтвердят промышленные объёмы, добыча воды станет одним из ключевых элементов освоения дальнего космоса.

«Мы подтвердили, что вода существует не только в холодных тенях, но и на солнечной поверхности Луны», — сказал Пол Херц, директор отдела астрофизики NASA, в октябре 2020 года.

Луна казалась нам мёртвым и хорошо изученным миром. Оказывается, мы ещё не знаем о ней самого главного.

Часто задаваемые вопросы

Когда люди смогут добывать воду на Луне?
По текущим планам NASA, программа Artemis предполагает высадку астронавтов в районе южного полюса Луны в середине 2020-х годов. Первые эксперименты по добыче лунных ресурсов, включая воду, могут начаться в 2030-х — после создания постоянной базы. Однако сроки зависят от финансирования и технологической готовности.

Можно ли пить воду с Луны?
Теоретически — да, после очистки. Но концентрация воды в лунном грунте крайне мала (100–412 ppm), поэтому для получения пригодных объёмов потребуется переработка огромных масс реголита. Скорее всего, лунную воду будут использовать прежде всего для производства ракетного топлива и кислорода.

Есть ли вода на других частях Луны, кроме полюсов?
Именно это и показало открытие SOFIA: вода на Луне не ограничена полярными кратерами. Молекулы H₂O обнаружены на освещённой поверхности в районе кратера Клавий. Учёные допускают, что вода может присутствовать по всей поверхности Луны в небольших концентрациях.