Группа американских исследователей изучила данные, полученные индийским космическим аппаратом «Чандраян-1» (Chandrayaan-1), и заявила, что молекулы воды присутствуют на всей поверхности Луны, а не только в близких к её полюсам областях.

Источник изображения: JB / pixabay.com

Следы воды присутствуют на всех лунных широтах, в том числе на тех, что освещаются Солнцем, обнаружила группа учёных из Института планетарных наук в Тусоне (штат Аризона) и других научно-исследовательских учреждений США. Свои выводы они сделали, проведя анализ минералогических карт Луны, которые были получены при помощи прибора Moon Mineralogy Mapper, установленного на индийском космическом аппарате «Чандраян-1».

Породы, богатые водой и гидроксилом, присутствуют на всей поверхности Луны, считают учёные. «Будущие астронавты, возможно, смогут найти воду даже вблизи экватора», — заявил входящий в группу исследователей старший научный сотрудник Института планетарных наук доктор Роджер Кларк (Roger Clark). Ранее китайские учёные предположили, что ресурсы, необходимые для получения воды и снабжения объектов на Луне, в достаточных объёмах имеются лишь в полярных областях, куда затруднён доступ для солнечных лучей.

Китайские учёные сделали важное открытие, которое позволит решить проблему обеспечения будущих лунных поселений водой. Исследуя образцы лунного грунта, доставленные на Землю в рамках миссии «Чанъэ-5» (Chang'e 5) в 2020 году, учёные обнаружили в нём большое количество водорода. Учёные разработали методику по получению с его помощью водяного пара с дальнейшим получением из него достаточно большого объёма воды.

Источник изображения: CGTN

«После трех лет углублённых исследований <…> был обнаружен совершенно новый метод использования лунного грунта для производства большого количества воды, который, как ожидается, станет важной основой для проектирования будущих лунных научно-исследовательских станций и космических станций», — цитирует агентство Reuters сообщение китайской государственной телекомпании CCTV.

По словам исследователей государственной Китайской академии наук, содержащийся в минералах лунного грунта водород вступает в реакцию с другими элементами при нагревании до очень высоких температур, в результате чего на выходе получается водяной пар. Используя открытие китайских учёных, из одной тонны лунного грунта, можно получать около 51–76 кг воды. Этого достаточно для ежедневного обеспечения питьевой водой 50 человек.

Китайское космическое агентство планирует построить к 2035 год обитаемую станцию на южном полюсе Луны и к 2045 году запустить орбитальную космическую станцию.

Обнаруженная на Луне вода может использоваться не только для жизнеобеспечения будущих лунных поселений. Глава NASA Билл Нельсон (Bill Nelson) заявил в мае, что из обнаруженной на Луне воды можно будет создавать водородное ракетное топливо для полётов на Марс и освоения глубокого космоса.

Концепция «сухой Луны» уходит в прошлое. Новые образцы лунного грунта оказались «пропитаны» водой. По крайней мере, учёные нашли в реголите неизвестный минерал с 41-процентным содержанием воды по массе. И это в образцах с видимой стороны Луны, а ведь вскоре начнут публиковаться исследования грунта с обратной стороны спутника.

Источник изображения: CNSA

В образцах с Луны, доставленных на Землю более 50 лет назад советскими станциями и в ходе программы NASA «Аполлон», признаки воды практически не обнаруживались. Это заставило учёных принять концепцию «сухой Луны», вода на которой если и была, то в крайне ограниченном количестве. Эта концепция начала претерпевать изменения лишь в последние годы по мере улучшения инструментов дистанционного зондирования. Так, признаки кислорода и водорода вблизи лунной поверхности были выявлены как инфракрасными инструментами NASA (в 2020 году), так и индийской лунной орбитальной станцией «Чандраян-1» (в 2009 году). Похоже, на Луне всё-таки может быть вода и не только в виде льда в вечной темноте полярных кратеров.

Больше надежд на обнаружение воды в лунной породе возлагается на свежие образцы, доставленные на Землю китайскими станциями. В 2020 году зонд «Чанъэ-5» доставил на Землю образцы грунта с видимой стороны Луны, а в начале этого лета зонд «Чанъэ-6» привёз образцы с обратной стороны Луны, что произошло впервые в истории космонавтики. Образцы грунта миссии «Чанъэ-6» пока недоступны для изучения, но зато образцы от предыдущей миссии вовсю изучаются учёными.

В частности, новая совместная работа учёных из Пекинской национальной лаборатории физики конденсированных сред, Института физики CAS и других китайских исследовательских институтов выявила удивительный минерал, ранее не встречавшийся исследователям. Его так и назвали — «неизвестный лунный минерал» (ULM-1). Минерал (NH₄)MgCl₃·6H₂O прозрачен и представляет собой своего рода плоский кристалл. Анализ выявил в минерале до 41 % молекул воды по массе. Минерал ULM-1 обнаружен среди 1000 других вкраплений в конкретном образце лунного грунта полученного учёными для исследований. Для полноты картины, судя по всему, необходимо обнаружить ULM-1 в других образцах.

Китай получил образцы лунной породы из области в более высоких широтах, чем это сделали советские и американские станции. Вероятно, этим можно объяснить обнаружение впечатляющих следов воды в «китайских» образцах и её отсутствие в американских. Наличие воды на Луне будет определять судьбу баз постоянного присутствия на спутнике. И, похоже, что она там скорее есть, чем её нет.

Даже на экваторе Земли вершины гор обильно усыпаны снегом. Этому способствуют влажный воздух и низкие температуры на высоте. На Марсе подобная картина могла наблюдаться лишь в полярных областях, но далеко на юге на это никто не рассчитывал. Поэтому для учёных стало большим сюрпризом, когда на склонах марсианских экваториальных гор обнаружилось немало снега (точнее — инея). Климатологи удивлены, но видят в этом открытии перспективы.

Художественно обработанные данные. Иней на горе Олимп. Источник изображений: ESA

Автоматические станции на орбите Марса ведут съёмку его поверхности, как правило, при наилучшем освещении — в дневные часы. Поэтому учёным до сих пор не удавалось увидеть иней на вершинах марсианских вулканов на экваторе — он очень быстро таял с восходом Солнца. Учёные из Европы объединили данные наблюдений таких аппаратов Европейского космического агентства как Trace Gas Orbiter и Mars Express, после чего смогли получить убедительные доказательства регулярного выпадения инея на вершинах экваториальных марсианских гор, включая гору Олимп высотой 21,9 км — абсолютного рекордсмена в Солнечной системе.

В теории сочетание климатических условий в этих районах, высоты и разрежённости марсианской атмосферы не должно приводить к образованию инея. Сухость и слишком низкая температура этого не должны допускать — это элементарная физика. Но даже по Земле мы замечаем, что буквально за углом может лупить град, а нам на голову падает лёгкий дождик. Похоже, на Марсе с инеем та же история. Локально возникают такие климатические условия — сочетание ветров на склонах с относительно высокой влажностью воздуха и температурой, в которых даже следовые количества воды могут выпадать инеем.

Определённый по спутниковым данным слой инея на вершинах марсианских гор всего 1/100 мм. Но даже этого хватит на заполнение водой 60 олимпийских бассейнов, а это 150 тыс. т воды. Наличие инея даёт подсказку для уточнения ряда климатических моделей Марса как современного, так и древнего, чем исследователи обязательно воспользуются.

В 2021 году Тайвань столкнулся с небывалой засухой, и все доступные резервы пресной воды тогда были направлены на обеспечение функционирования предприятий TSMC по производству чипов, тогда как сельское хозяйство острова страдало. Аналитики считают, что темпы развития полупроводниковой отрасли в целом могут привести к ситуации, когда воды для выпуска чипов перестанет хватать, и тогда производители станут поднимать цены.

Источник изображения: TSMC

Логика, которой руководствуются эксперты S&P Global Ratings, проста и понятна. Строительство новых предприятий и внедрение на них передовых технологий требуют существенных инвестиций. Если же масштабировать производство в условиях ограниченности водных ресурсов не получится, то производители будут вынуждены отбивать капитальные вложения за счёт повышения цен на свою продукцию. По крайней мере, в такой ситуации может оказаться тайваньская TSMC, которая полна решимости сохранить высокую концентрацию своих передовых предприятий на родном острове, страдающем от сезонного дефицита воды и электроэнергии.

При этом каждая последующая ступень литографического техпроцесса увеличивает потребность производителя чипов в воде, которая используется не только для охлаждения оборудования, но и для промывки обрабатываемых кремниевых пластин. Предприятия TSMC используют тщательно очищенную пресную воду, и чем дальше продвигается литография, тем больше промежуточных промывок требуется, поскольку растёт количество технологических операций. Например, по сравнению с 2015 годом, который характеризовался активным использованием 16-нм техпроцесса, расход воды на предприятиях TSMC к настоящему времени увеличился на 35 %. В дальнейшем он будет расти на 5–9 %, а наблюдаемые в последние годы изменения климата не позволяют рассчитывать на покрытие всех потребностей производителей чипов за счёт воды, получаемой из осадков, на протяжении всего календарного года. Уже сейчас мировая полупроводниковая промышленность по объёмам потребления пресной воды может сравниться с Гонконгом, численность населения которого достигает 7,5 млн человек.

Согласно модели, построенной на основе наблюдений космического телескопа «Джеймс Уэбб» (JWST), геотермальная активность Эриды и Макемаке, двух карликовых планет в Солнечной системе, может оказаться достаточной, чтобы поддерживать под их поверхностями океаны жидкой воды. Об этом сообщили учёные Юго-Западного научно-исследовательского института (SwRI, США, шт. Техас).

Источник изображений: swri.org

Эрида, расположенная в поясе Койпера, представляет собой ледяной мир, который после открытия в январе 2005 года, привёл к лишению Плутона статуса планеты. Эрида всего на 44 км меньше Плутона, но на 25 % массивнее него благодаря более высокой концентрации горных пород в ядре. И если Эриду отнесли к карликовым планетам, то и Плутону пришлось разделить её участь. Макемаке была открыта через два месяца после Эриды — диаметр новой карликовой планеты составил 1430 км, что примерно на 1000 км меньше, чем у Плутона и Эриды. Эрида сейчас находится на расстоянии 14,4 млрд км от Солнца, а Макемаке — в 7,7 млрд км от звезды, и об обеих известно не так много. Но недавние наблюдения с помощью «Джеймса Уэбба» пролили новый свет на эти миры: на поверхности объектов был обнаружен метановый лёд.

Если бы метан на поверхности этих карликовых планет был поглощён из первичного протопланетного диска 4,5 млрд лет назад, он содержал бы определённое соотношение между двумя изотопами водорода — протием с ядром из одного протона и дейтерием с ядром из протона и нейтрона. Но полученное при помощи телескопа соотношение оказалось отличным от ожидаемого, а значит, оно указывает на геохимическое происхождение метана, образующегося в недрах. На поверхности он, возможно, оказался в результате газовыделения или даже вулканической активности. Для образования метана таким способом необходима температура выше 150 °C, а она, в свою очередь, могла возникнуть только из-за радиоактивных изотопов в ядрах планет — они выделяют тепло при распаде. Соотношение изотопов углерода показало, что выделение метана на поверхность Эриды и Макемаке могло происходить до недавнего с геологической точки зрения времени.

Примечательно, что предложенные учёными модели можно применить и к спутнику Сатурна Титану. Если метан и другие газы могут образовываться на основе геотермальных механизмов в ядре Титана, то гипотетический океан под его поверхностью может получать запасы углерода изнутри.

Многочисленные советчики в интернете уже не первый год рекомендуют помещать случайно упавшие в воду телефоны в рис, который должен вытянуть влагу и помочь избежать поломки. В Apple решили опровергнуть этот миф, и сейчас в разделе техподдержки на официальном сайте производителя появилось соответствующее разъяснение.

Источник изображения: apple.com

«Не кладите свой iPhone в мешок с рисом. Из-за этого ваш iPhone могут повредить мелкие частички риса», — предупредила Apple. В компании решили не просто развеять древний миф, но и предложить более эффективный комплекс мер. Apple посоветовала не пользоваться внешними источниками тепла, например, фенами, или источниками сжатого воздуха, чтобы попытаться выдуть жидкость. Не рекомендуется также вставлять в зарядные порты ватные палочки или пытаться запихнуть туда бумажные полотенца.

Вместо этого Apple предлагает повернуть телефон разъёмом вниз и постучать им по руке — примерно то же делает человек, когда после купания прыгает на одной ноге, пытаясь вылить воду из уха. Затем телефон рекомендуют оставить в месте с хорошей вентиляцией на 30 минут и попытаться подключить к зарядному устройству. На полное высыхание могут уйти до 24 часов. Если телефон отказывается заряжаться, рекомендуется отключить зарядный кабель и подключить его снова.

Трудно сказать, что способствовало распространению легенды о сушке телефонов в рисе. Возможно, оставив устройство в мешке, человек забывает о нём, и оно высыхает просто с течением времени — тот же эффект мог быть на открытом воздухе.

Учёные Института Макса Планка (Германия) при помощи космического телескопа «Хаббл» (Hubble) обнаружили, что атмосфера относительно небольшой планеты GJ 9827d в другой звёздной системе богата водяным паром. Но радоваться преждевременно: её поверхность достаточно горяча, чтобы расплавить свинец, а значит, этот мир непригоден для жизни в том виде, в котором мы её знаем.

Источник изображения: mpia.de

Температура на поверхности экзопланеты GJ 9827d сравнима с температурой на Венере — около 400 °C, но это всё равно захватывающее открытие. Дело в том, что это самая маленькая из открытых экзопланет, где была обнаружена вода. А значит, учёные ближе чем когда-либо подобрались к описанию миров, похожих на Землю. GJ 9827d примерно вдвое крупнее Земли, а вращается планета вокруг звезды GJ 9827, которая находится на расстоянии 97 световых лет от нас и наблюдается в созвездии Рыб. Эта планета — лишь один из похожих на Землю миров, вращающихся вокруг этой звезды, а её возраст составляет около 6 млрд лет.

«Хаббл» наблюдал GJ 9827d в течение трёх лет, и за это время планета прошла по диску своей звезды 11 раз. Её состав оценили при помощи спектрального анализа, но у учёных пока нет ясности, составляет ли водный пар небольшую долю в богатой водородом атмосфере, или её атмосфера, напротив, преимущественно состоит из воды. За 6 млрд лет поблизости от родительской звезды водород мог выпариться из атмосферы, оставив её с водяным паром — эта гипотеза подтверждается тем, что вблизи GJ 9827d обнаружить водород не удалось. В противном случае это мини-нептун, то есть уменьшенная и горячая версия расположенного в Солнечной системе ледяного гиганта с плотной атмосферой из водорода и гелия. Или планета может напоминать увеличенную и, опять же, горячую версию Европы — спутника Юпитера, который, как предполагается, под толстой ледяной коркой скрывает в два раза больше воды, чем Земля.

Если же GJ 9827d обладает плотной атмосферой из водяного пара, то значит, что планета родилась дальше от своей звезды, где температура ниже, но впоследствии мигрировала к своей текущей позиции. В результате GJ 9827d подверглась сильному излучению своей звезды, которое превратило её лёд в жидкую воду и в водяной пар. Водород при таких условиях нагрелся бы и начал утекать из атмосферы из-за относительно невысокой гравитации планеты — возможно, эта утечка происходит до сих пор. Теперь GJ 9827d станет предметом изучения для более мощного космического телескопа «Джеймс Уэбб» (JWST).

Команде учёных из китайских исследовательских институтов удалось использовать бактерии для очистки сточных вод от органических загрязнителей и получения ряда химических соединений для полупроводниковой промышленности. Этот процесс может проложить путь к устойчивому и экологически чистому производству ценных полупроводниковых материалов. Результаты исследования были опубликованы 16 октября в рецензируемом журнале Nature Sustainability.

Источник изображений: Pixabay

Исследование, возглавляемое профессором Гао Сяном (Gao Xiang) из Шэньчжэньского института синтетической биологии Китайской академии наук и профессором Лу Лу (Lu Lu) из Харбинского технологического института в Шэньчжэне, продемонстрировало возможность получения материалов, используемых для изготовления полупроводников, из сточных вод с помощью генно-модифицированных бактерий. Исследователям удалось преобразовать загрязнители сточных вод в полупроводниковые биогибриды, состоящие из биологических и небиологических компонентов.

Исследовательская группа выбрала морской микроорганизм Vibrio natriegens в качестве отправной точки для модифицирования бактерий. По словам учёных, «это одни из самых быстрорастущих бактерий, которые процветают в средах с высоким содержанием соли и очень устойчивы к сточным водам. Они могут использовать более 200 типов органических материалов в качестве питательных веществ, включая сахара, спирты, аминокислоты и органические кислоты, что делает их идеальными кандидатами для этого исследования».

Затем команда «запустила» механизм восстановления сульфатов в Vibrio natriegens, обучив штамм непосредственно поглощать сульфат из окружающей среды и производить сероводород, который затем объединялся с ионами металлов в сточных водах для создания полупроводниковых наночастиц. Метод оказался универсальным и его можно было применять к ионам различных металлов, получая такие соединения, как сульфид кадмия, сульфид свинца и сульфид ртути.

Наночастицы фиксировались на поверхности бактерий, образуя полупроводниковые биогибриды. Под воздействием света полупроводниковый материал поглощал солнечную энергию и преобразовывал её в электроны, обеспечивая бактериям дополнительную энергию. В лабораторном эксперименте, в котором биогибриды использовались для очистки сточных вод, 99 % ионов кадмия были таким образом извлечены в виде частиц сульфида кадмия.

Эти типы наночастиц, также известные как квантовые точки, стали центральным элементом открытия, за которое другая группа учёных получила в этом году Нобелевскую премию по химии. «После полного цикла биогибриды в сточных водах можно собирать посредством фильтрации или седиментации (осаждения частиц) для извлечения полупроводниковых материалов, — сообщил Гао Сян. — Эта система может стать эффективным и экономически выгодным методом производства очень ценных квантовых точек».

При размножении биогибридов в сточных водах они также преобразует органические загрязнители в 2,3-бутандиол (БДО), ценный химикат, который широко применяется в косметике, сельском хозяйстве и здравоохранении. Лабораторные испытания показали, что при искусственном освещении биогибриды производят БДО в два раза быстрее, чем немодифицированные бактерии, при этом степень конверсии углерода увеличивается на 26 %.

«Дополнительная энергия, генерируемая наночастицами за счёт поглощения света, повысила эффективность синтеза биогибридов и скорость преобразования органических веществ в сточных водах. Традиционно вся энергия, необходимая для роста бактерий и производства БДО, обеспечивается самими бактериями, что включает в себя самометаболизм и переваривание органических веществ. Дополнительная энергия, полученная за счёт поглощения света, очевидно, ускоряет оба процесса» — пояснил Гао.

В эксперименте, проведённом в 5-литровом реакторе, биогибриды были успешно выращены с использованием реальных промышленных сточных вод, достигнув производительности БДО 13 граммов на литр и превзойдя результаты всех предыдущих исследований.

Сейчас учёные изучают возможности масштабирования процесса. Основным препятствием становится плохая прозрачность промышленных сточных вод. Поэтому требуются реакторы с большей площадью поверхности, чтобы обеспечить достаточное для активной деятельности бактерий освещение.

«Полупроводниковые биогибриды объединяют в себе лучшие качества биологических цельноклеточных катализаторов и полупроводниковых наноматериалов, позволяя нефотосинтетическим промышленным заводам по производству микробных клеток использовать солнечную энергию для химического производства», — резюмировали исследователи.

Международная группа учёных сообщила, что ровер Curiosity обнаружил на Марсе признаки того, что некогда на планете происходили сезонные наводнения. Такие процессы формируют условия, благоприятные для зарождения жизни.

Источник изображения: nature.com

Современные учёные склоняются к тому, что в прошлом на Марсе действительно была вода. Но они расходятся во мнениях о том, на что это было похоже. Одни утверждают, что на планете были долгоживущие озёра и океаны. Другие уверены, что это были отложения льда, на поверхности которого жидкая вода появлялась лишь изредка. Эти утверждения могут оказаться истинными для разных периодов времени в разных областях Марса. Международная группа учёных опубликовала статью, в которой приводятся доказательства сезонных наводнений по крайней мере в одном регионе Красной планеты. Подобные процессы могли иметь решающее значение для естественного производства молекул, необходимых для зарождения жизни, хотя они не обязательно означают существование условий для её процветания.

Открытие было сделано при изучении материалов, присланных ровером Curiosity — старшим из двух действующих марсоходов, который исследует кратер Гейл. Примерно через 3000 марсианских дней с начала своей миссии он оказался в регионе, образовавшемся в относительно влажный гесперийский период геологической истории Красной планеты примерно 3,6 млрд лет назад. Аппарат запечатлел структуру, напоминающую гексагональную сетку — каменные отложения шестиугольной формы по нескольку сантиметров шириной и около 10 см глубиной. Подобные формы ранее были обнаружены на Плутоне, но там они были образованы конвекцией ледяной поверхности. Образования на Марсе появились в результате высыхания грязи — по мере сжатия вещества появились трещины.

Марсоход Curiosity. Источник изображения: nasa.gov

Вода могла поступать либо с поверхности как наводнение, либо из недр в виде грунтовых вод. Но небольшой размер этих структур указывает на поверхностные, а не подземные воды — промокали несколько сантиметров породы в верхней части. Для появления таких образований, как показали эксперименты, необходимы несколько циклов наводнений — не менее десятка, чтобы получать равные углы на стыке. Это подтверждает и химия: камни в трещинах представляют собой смесь сульфатов кальция и магния, которые выпадают в осадок при высыхании воды. И эти отложения формируют более твёрдые породы, чем составляющий шестиугольники ил.

Описанный процесс не сочетается с гипотезой о том, что вода на Марсе появлялась в результате таяния ледников при вулканической активности — он согласуется скорее с сезонными наводнениями, отмечают авторы исследования. И добавляют: «Среда, подверженная циклам влажности и сухости считается благоприятной и, возможно, необходимой для пребиотической химической эволюции». То есть для возникновения жизни. Строительные блоки молекул, составляющих живые организмы на Земле, встречаются даже на астероидах, поэтому важнее рассматривать условия появления сложных соединений из этих блоков — и сезонные наводнения таким условиям соответствуют. Пока нет причин утверждать, что так сформировалась жизнь на Земле и тем более на Марсе, но новое исследование подтверждает, что на Марсе могли быть для этого благоприятные условия.

Космический телескоп «Джеймс Уэбб» обнаружил следы водяного пара в атмосфере сверхгорячего газового гиганта WASP-18 b, расположенного в 400 световых годах от Земли. Сам факт того, что телескоп смог обнаружить «сигнатуры» присутствия воды на такой дистанции, говорит о великолепном разрешении использованного оборудования.

Иллюстрация. Источник изображения: NASA/JPL-Caltech

WASP-18 b приблизительно в 10 раз массивнее Юпитера и вращается всего в 3,1 млн км от солнцеподобной звезды. Для сравнения Меркурий находится от Солнца на расстоянии около 63,4 млн км. Период обращения вокруг звезды WASP-18 составляет всего один земной день.

Из-за того, что планета находится так близко к своей звезде, температура её атмосферы столь высока, что, по данным NASA, буквально расщепляет большинство молекул воды. Тем не менее спектральный анализ атмосферы показал, что, несмотря на температуру порядка 2700 градусов по Цельсию, там всё же сохраняются некоторое количество воды.

WASP-18 b обнаружили ещё в 2008 году и изучали с помощью других телескопов, включая «Хаббл» и другие известные космические обсерватории, но ни одна из них не была достаточно чувствительной, чтобы обнаружить сигнатуры воды в атмосфере удалённой экзопланеты.

Источник изображения: NASA/JPL-Caltech

Помимо того, что планета столь массивна, горяча и находится чрезвычайно близко к своей звезде, она ещё и приливно заблокирована. Это означает, что WASP-18 b всегда повёрнута к звезде одной стороной. В результате в разных частях планеты температура значительно отличается — на солнечной стороне на 1100 градусов (по Цельсию) жарче, чем в «сумеречной зоне». Учёные не ожидали, что разница будет столь велика и теперь желают понять, какой неучтённый фактор оказывает подобное влияние, предотвращающее распространение жара по всей планете. Как заявляют учёные, карта яркости WASP-18 b свидетельствует об отсутствии ветров «с востока на запад», что, по данным исследователей, соответствует моделям с «атмосферным сопротивлением». В качестве возможного объяснения допускается наличие у планеты сильного магнитного поля, что, как считают исследователи, могло бы стать чрезвычайно захватывающим открытием.

По данным исследователей, «Джеймс Уэбб» обеспечивает большую чувствительность при создании детальных температурных карт, чем когда-либо раньше. Впервые карта составлена с помощью аппаратуры «Джеймса Уэбба», особенно учёных впечатляет то, что полученные результаты соответствуют некоторым предложенным ранее моделям — в частности, речь идёт о значительном падении температуры в регионах, где планета не освещается прямо местной звездой. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature.

За последнее десятилетие найдено множество новых подтверждений присутствия воды на Луне — лёд перемешан с лунной пылью (реголитом) в объёмном отношении примерно 100-400 частей к 1 млн, а более высокие концентрации находятся на полюсах, где меньше солнечного света. Учёные Открытого университета (Великобритания) и Университета Центральной Флориды (США) пришли к выводу, что для добычи воды из реголита хватит простой микроволновой печи.

Источник изображения: JB / pixabay.com

Учёные изучили две версии искусственного реголита: первый был создан на основе образцов, взятых в лунном нагорье, а второй имитировал тёмный грунт лунных морей. Материал смешали с водой в массовых пропорциях от 3 % до 15 %, согласующихся с результатами предыдущих исследований. Затем эти образцы поместили в камеру, имитирующую давление и температуру на поверхности Луны и подвергли 25-минутному воздействию микроволн мощностью 250 Вт — это меньше, чем нужно для разогрева пищи в обычной кухонной печи.

В результате получилось извлечь более 50 % воды из искусственных «морских» образцов и более 67 % из образцов высокогорья. При нагревании в течение 35 минут удалось извлечь уже до 90 % воды. Что примечательно, при увеличении содержания воды в образцах результативность метода снизилась до 32 %. Учёные объяснили это тем, что в более насыщенных водой образцах расстояние между частицами пыли растёт, что ослабляет теплообмен и снижает эффективность извлечения воды.

Авторы исследования уверяют, что на Луне микроволновые устройства малой мощности позволят добывать воду из грунта с массовой концентрацией до 10 %.

Космический телескоп «Джеймс Уэбб» (JWST) обнаружил в атмосфере планеты в другой звёздной системе признаки водяного пара — если это действительно так, это первый случай его обнаружения в атмосфере каменистой экзопланеты. Но пока есть причины сомневаться в достоверности открытия.

Источник изображения: nasa.gov

Существование жизни на других планетах — один из важнейших научных вопросов, и у «Джеймса Уэбба» есть инструменты, способные помочь с поиском ответа на него. Одним из важнейших условий обитаемости планеты является водяной пар — ранее космический телескоп уже обнаруживал его признаки на экзопланетах, но то были подобные Юпитеру газовые гиганты, лишённые твёрдой поверхности для поддержания (в буквальном смысле) жизни. Возможно, пар впервые выявлен на каменистой планете.

Эта планета под названием GJ 486 b расположена в 26 световых годах от Земли. Она примерно на 30 % крупнее и в 3 раза массивнее нашей планеты. Однако, помимо более сильной гравитации, она имеет ещё одно значительное отличие от Земли: эта планета расположена очень близко от своей звезды и находится в состоянии приливного захвата — её гипотетическому посетителю придётся выбирать между вечными днём или ночью, а температура на поверхности составляет около 430 °C.

По всей вероятности, для жизни GJ 486 b непригодна, но и в этом случае обнаружение водяного пара на ней имеет большое значение: это было бы первое его открытие на каменистой планете, а её особенности указывают на способность планет удерживать атмосферу даже при постоянном воздействии излучения своей звезды. Признаки водяного пара были обнаружены при прохождении планеты перед звездой, поэтому существует вероятность, что соответствующий сигнал был получен не от планеты, а от пятен на поверхности звезды, хотя свидетельств их присутствия астрономы, по их утверждению, не обнаружили.

К счастью, инструментарий «Джеймса Уэбба» достаточно обширен, чтобы проверить эту гипотезу. В частности, прибор Mid-Infrared Instrument (MIDI) поможет обнаружить самую горячую точку на планете: в отсутствие атмосферы она должна быть в центре дневной стороны, а если атмосфера всё-таки есть, то тепло в ней циркулирует, и самая горячая точка будет в другом месте.

Марсоход «Чжужун», который, вероятно уже не сможет продолжить работу из-за накопившейся на нём пыли, успел обнаружить следы сравнительно недавнего присутствия жидкой воды на низких марсианских широтах. Это свидетельствует о том, что эти территории потенциально могут быть обитаемыми. Более того, это противоречит прежним предположениям о том, что вода на Марсе может существовать только в твёрдом или газообразном состояниях.

Источник изображения: Chinese National Space Administration

Открытие было сделано благодаря анализу морфологических особенностей и состава минералов в марсианских дюнах на месте работы ровера. Свидетельства присутствия жидкой воды подтвердил анализ данных с ровера, получивших оценку в Институте геологии и геофизики (IGG) Китайской академии наук (CAS). В исследовании приняли участие и другие подразделения академии. Результаты уже опубликовали в журнале Science Advances.

Результаты прежних исследований свидетельствуют о присутствии огромного количества воды на Марсе в древности, но по мере того, как планета теряла свою атмосферу, климат менялся. В итоге очень низкое давление и другие факторы привели к тому, что сегодня воде в жидком состоянии чрезвычайно трудно сохраниться на Марсе. Среди учёных широко распространено мнение, что вода может существовать на планете только в твёрдом и газообразном состояниях.

Тем не менее капли на роботизированной руке аппарата Phoenix в своё время показали, что солёная вода может появляться марсианским летом на высоких широтах, а симуляции показали, что климатические условия для возникновения жидкой воды могут временно возникать в определённых зонах Марса, хотя до последнего времени отсутствовали наглядные свидетельства существования жидкой воды в нижних широтах.

(a) Топографическая контурная карта окрестностей, где находится след воды. (b) Фотография MSCam с высоты птичьего полета, на которой виден след в виде полосы и след на грунте от скопления воды.

Информацию дополняют открытия, сделанные «Чжужуном». В составе миссии по исследованию Марса он совершил посадку на поверхности планеты 15 мая 2021 года — на равнине Утопия. С помощью камер и датчиков марсохода изучались различные свойства и состав дюн в зоне посадки. По характеру корочек, трещин, грануляции, многоугольных гребней и полосообразных следов, а также анализу спектральных данных выяснилось, что поверхностный слой дюн богат гидратированными сульфатами, гидратированным кремнезёмом, минералами на основе оксида трёхвалентного железа и, возможно, хлоридами.

По словам учёных, подобные характеристики поверхности дюн связаны с присутствием жидкой солёной воды, появлявшейся вследствие таяния инея или снега, выпадавшего на содержавшие соль поверхности дюн. В частности, благодаря соли дюн вода сохраняла жидкое состояние при низких температурах, а после её высыхания формировались корочки из частиц/минералов, позже трескавшиеся. Вода оставляла и другие следы на поверхности дюн.

(c) Трещины и гребни. (d) Следы в виде полос. (e) 3D-изображение NaTeCam впадины между двумя дюнами. (f) Поперечное сечение дюны вдоль профиля белой пунктирной линии на (e)

Возраст дюн оценивается в 0,4–1,4 млн лет, учёные предполагают, что перенос водяного пара от полярного ледяного щита в своё время привёл к появлению следов жидкой воды на дюнах. Китайские открытия свидетельствуют о существовании жидкой воды в марсианских нижних широтах, где значительно теплее, чем в верхних. По мнению китайских учёных, эти открытия чрезвычайно важны для изучения эволюции марсианского климата, поиска среды, пригодной для жизни и получения ключевых подсказок для дальнейшего поиска жизни.

В понедельник в журнале Nature вышла статья китайских учёных, в которой раскрывается потенциальный источник огромных залежей воды на Луне. Данные получены после анализа ударного стекла в образцах лунной породы, собранной китайским ровером в миссии «Чанъэ-5». По самым скромным оценкам, в ударном стекле на Луне может храниться до 297,6 млрд тонн воды. Но самое главное, это даёт повод надеяться на наличие воды на других скалистых планетах.

Источник изображения: Pixabay

Это не первый намёк на присутствие воды в ударном стекле — сплавленных остатках минералов, испарённых с поверхности Луны метеоритами. Присутствие воды в метеоритном стекле-импактите обнаружено ещё в образцах, привезённых на Землю в «Аполлонах». Образцы лунной породы также были изучены после успешного завершения миссии «Чанъэ-5» и в них тоже обнаружено заметное присутствие воды. Новая работа показала, что на каждый грамм ударного стекла приходится 0,002 грамма воды. В масштабах Луны это неимоверные запасы, которые обещают полностью обеспечить водой лунные базы вплоть до производства ракетного топлива, а не только для проживания человека.

Источник изображений: Nature Geoscience, 2023

Согласно современной теории, значительная часть воды на Луне образуется при небольшой помощи солнечных ветров, так как ионы водорода из этих ливней солнечных частиц соединяются с кислородом, который уже содержится в лунном грунте. Часть воды испаряется в космос, но аморфное стекло имеет способность абсорбировать воду внутрь и сохранять. Мало того, эти процессы происходят сравнительно быстро — «стеклянные бусины» способны накопить воду в течение нескольких лет.

«Такое короткое время диффузии указывает на то, что вода, полученная в результате солнечного ветра, может быть быстро накоплена и сохранена в стеклянных бусинах, образованных в результате [метеоритного] удара по лунной поверхности», — пишут исследователи.

Образцы ударного стекла с поверхности Луны

Также учёные делают вывод, что вода таким образом может возникать на других безвоздушных телах Солнечной системы. Кроме того, она выбрасывается в космос, что делает воду распространённым явлением в космической среде. Это также становится лишним доводом о потенциальной распространённости биологической жизни во Вселенной, хотя это уже другая история.