Новый анализ лунного грунта позволил учёным предположить, что содержащиеся в нём частицы воды могли попасть на спутник Земли с Солнца. Если быть точнее, то так называемая «солнечная вода» могла образоваться на Луне в результате взаимодействия солнечного ветра, а именно ионов водорода, с содержащимися в лунном грунте минеральными оксидами. В результате этого взаимодействия водород объединялся с вытесненным из оксидов кислородом, что и приводило к образованию частиц воды.
Источник изображения: Matt Anderson / Moment / Getty Images
К такому выводу пришли геохимики из Китайской академии наук Юйчен Сю (Yuchen Xu) и Хен-Ци Тянь (Heng-Ci Tian). В ходе исследования они изучили частицы лунного грунта, которые были доставлены на Землю в рамках миссии «Чанъэ-5». Учёные считают, что благодаря взаимодействию солнечного ветра с лунным грунтом вода в значительных количествах может находиться в районах средних и высоких широт спутника. Результаты исследования могут повлиять на восприятие происхождения и распределения воды на Луне.
Визуально Луна выглядит как сухой пылевой шар, но недавние исследования показали, что воды на спутнике нашей планеты больше, чем предполагал кто-либо. Конечно, речь не идёт о реках и озёрах, поскольку вода на Луне является частью реголита или же скрывается в виде ледяных отложений в кратерах, куда не попадает солнечный свет. Наличие воды на Луне заставляет учёных задуматься о её происхождении и объёмах запасов.
Относительно происхождения лунной воды может быть несколько вариантов. Прежде всего, она могла попасть на спутник Земли в результате столкновений с астероидами. При этом солнечный ветер является надёжным источником ионов водорода, которые также могли стать одной из составляющих лунной воды. Более ранние исследования, полученные в рамках американских миссий «Аполлон», показывали, что солнечный ветер мог стать источником одного из элементов лунной воды.
В ходе недавнего исследования китайские учёные работали с разными материалами, включая оливин, плагиоклаз и стекло. Все они, в отличие от собранных в рамках миссий «Аполлон», были добыты в средних широтах Луны, а также в одном из наиболее молодых кратеров. Рамановская спектроскопия и энергодисперсионная рентгеновская спектроскопия позволили изучить химический состав образцов грунта, включая внешнюю оболочку толщиной 100 нанометров, которая наиболее подвержена воздействию космической погоды. В результате было установлено, что в верхнем слое многих образцов высокое содержание водорода — от 1116 до 2516 частей на миллион, а также очень низкое содержание изотопов дейтерия и водорода.
Эти соотношения соответствуют соотношениям элементов в солнечном ветре. На основании этого учёные предполагают, что в ходе столкновения солнечного ветра с поверхностью Луны в верхнем слое грунта осаживается водород. Содержание воды, образованной благодаря солнечному ветру, в месте посадки аппарата «Чанъэ-5» должно составить около 46 частей на миллион, что согласуется с данными, полученными в ходе дистанционного зондирования.
Чтобы определить возможность сохранения водорода в лунных минералах, исследователи подвергли некоторые образцы нагреванию. Они также провели моделирование процесса сохранения водорода в лунном грунте при разных температурах. Оказалось, что температура играет важную роль в имплантации, миграции и газовыделении водорода на Луне. Это означает, что значительное количество воды, образованной благодаря солнечному ветру, может находиться в средних и высоких широтах, где температура ниже. На основе полученных данных учёные сделали вывод, что полярные регионы Луны могут быть значительно богаче водой, что может оказаться полезным для реализации будущих миссий по исследованию Луны.