Вода на Луне могла появиться из-за солнечного ветра

Откуда взялась вода, которая, как мы считаем, находится на Луне? Большинство ученых думают, что знают ответ — из солнечного ветра. Они считали, что атомы водорода, из которых состоит солнечный ветер, бомбардировали лунную поверхность, которая в основном состоит из кремния. Когда этот водород сталкивается с атомами кислорода в этом кремнии, кислород иногда высвобождается и связывается с поступающим водородом, что в некоторых случаях создает воду. Но никто никогда не пытался повторить этот процесс, чтобы доказать его осуществимость. В новой статье Ли Ся Йео и их коллег из Центра космических полетов имени Годдарда НАСА описываются первые экспериментальные доказательства этой реакции.

Для проведения этого эксперимента на Земле авторам понадобились две вещи: что-то эквивалентное солнечному ветру и что-то сопоставимое с лунным реголитом. Солнечный ветер состоит из протонов — в основном атомов водорода с оторванными электронами. Воспроизвести это на Земле оказалось непросто, поскольку им пришлось построить специальный миниатюрный ускоритель частиц для имитации солнечного ветра.

Хотя технически это может показаться проще, их следующая задача была, безусловно, более сложной в административном плане — получение образца настоящего лунного реголита из миссий Apollo. Пыль, собранная во время последнего лунного путешествия Apollo 17, уже была упакована в герметичный контейнер для хранения с 1970-х годов, но авторы пошли дальше и снова запекли образец, просто чтобы убедиться, что в нем нет воды.

После того, как образцы были получены и ускоритель был настроен, последней частью экспериментальной головоломки стал спектрометр, который мог показать наличие воды. Когда все было готово, они обрушили на образец достаточное количество имитированного «солнечного ветра», чтобы он был эквивалентен примерно 80 000 лет на поверхности Луны. В течение этого времени они наблюдали за инфракрасными провалами около 3 мкм, именно то, что они увидели, представляя собой явный признак воды.

Однако это также явный признак гидроксила (ОН), который имеет тот же спектральный профиль, что и вода, и также является одним из потенциальных побочных продуктов солнечного ветра, ударяющего по лунному реголиту. Как говорится в пресс-релизе, объявляющем о находке, «они не могут окончательно сказать, создал ли их эксперимент молекулы воды». Однако обнаружение даже молекул гидроксила является шагом в правильном направлении.

Еще один показатель подтверждает непрерывное пополнение воды солнечным ветром, а не более спорадическое пополнение из таких источников, как микрометеориты — спектрографический сигнал воды, по-видимому, меняется со временем. Он сильный утром, ослабевает в течение лунного «дня», а затем снова усиливается в течение лунной «ночи». Наиболее очевидным объяснением этого цикла является то, что часть воды сгорает в течение дня, подвергаясь воздействию Солнца. В течение двухнедельной лунной ночи количество воды начинает снова накапливаться, как и следовало ожидать, если бы она была создана внешней силой, такой как солнечный ветер, а не была бы сразу же удалена.

В конечном счете, этот эксперимент придает больше достоверности идее о том, что лунная вода создается в результате взаимодействия лунного реголита и солнечного ветра, и что сам солнечный ветер всегда немного пополняет количество воды, доступной на Луне. Астронавты Артемиды или кто-либо другой, кто окажется снова на лунной поверхности, несомненно, будут этому рады, независимо от того, как эта вода туда попала.