Луна может собирать часть воды из земной атмосферы

Наша Луна — это чарующий мир, который был нашей семьей с незапамятных времен. Задолго до изобретения первого телескопа древние люди использовали луну в качестве небесного календаря, и это свидетельствовало о том, что лунное время существовало за 25 000, 30 000 и даже 35 000 лет до настоящего времени. Задолго до того, как человечество написало язык, жило в организованных городах и поклонялось структурированным религиям, луна была одним из первых часов человечества. Только после изобретения телескопа наша Луна стала объектом научного любопытства, а рисунки Галилео Галилея дали нам новый взгляд на нашего ближайшего небесного соседа. По мере развития науки расширялось и наше понимание Луны. Хотя миссии «Аполлон» успешно научили нас геологии Луны, только в 2009 году зонд LCROSS на борту лунного разведывательного орбитального аппарата намеренно врезался в темный кратер на южном полюсе Луны и обнаружил 155 килограммов воды. Он пролетел через шлейф выброса, прежде чем, наконец, ударился о поверхность Луны.

Южный полюс Луны представляет особый интерес для НАСА из-за его постоянно затененных областей, или PSR, которые представляют собой области на Луне, где солнечный свет никогда не попадает на дно некоторых полярных кратеров из-за наклона оси Луны всего на 1,5 градуса. По сравнению с 23,5 градусами на Земле. Из-за отсутствия солнечного света уже давно предполагалось, что на дне этих кратеров скопился водяной лед, который можно было бы использовать для будущих пилотируемых миссий, в первую очередь для предстоящих миссий NASA Artemis. Но как туда попала вся эта вода?

В недавнем исследовании, опубликованном в Научные отчетыУченые из Геофизического института Университета Аляски в Фэрбенксе (UAF) предположили, что ионы водорода и кислорода, просачивающиеся из верхних слоев атмосферы Земли и соединяющиеся на Луне, могут быть одним из известных источников лунной воды и льда. Исследование, проведенное доцентом кафедры геофизики UAF доктором Гюнтером Кличкой, дополняет растущий объем исследований воды на северном и южном полюсах Луны.

Удалите всю рекламу во Вселенной сегодня

Присоединяйтесь к Patreon всего за 3 доллара!

Получите опыт без рекламы на всю жизнь

На изображении показано распределение поверхностного льда на южном полюсе Луны (слева) и северном полюсе (справа), обнаруженное прибором NASA Moon Mineralogy Mapper в 2009 году. Синим цветом показаны местоположения льда, нанесенные на изображение лунной поверхности, где шкала серого соответствует от температуры поверхности (более темные цвета обозначают более прохладные области, а более светлые оттенки обозначают более теплые области). Лед сосредоточен в самых темных и холодных местах, в тени кратеров. Это изображение было первым случаем, когда ученые непосредственно наблюдали убедительные доказательства существования водяного льда на поверхности Луны. (кредит: НАСА)

«Хотя команда НАСА «Артемида» планирует построить базовый лагерь на южном полюсе Луны, ионы воды, возникшие много тысячелетий назад на Земле, могут быть использованы в системе жизнеобеспечения астронавтов», — сказал Клетечка.

По оценкам нового исследования, полярные районы Луны могут содержать до 3500 кубических километров или более поверхностной вечной мерзлоты или подземной жидкой воды, генерируемой ионами, покинувшими атмосферу Земли. Это похоже на озеро Гурон в Северной Америке, восьмое по величине озеро в мире.

Исследователи основывали эту сумму на расчете модели минимального объема – 1% атмосферного выброса Земли достигает Луны.

Принято считать, что большая часть воды на Луне была отложена астероидами и кометами, столкнувшимися с Луной. Большинство из них произошло в период, известный как Поздняя тяжелая бомбардировка. Говорят, что в тот период, около 3,5 миллиардов лет назад, когда Солнечной системе было около миллиарда лет, ранние внутренние планеты и Луна Земли подвергались необычно сильным ударам астероидов.

Ученые также предполагают, что источником является солнечный ветер. Солнечный ветер переносит ионы кислорода и водорода, которые могли собраться и отложиться на Луне в виде молекул воды.

Клетечка и его коллеги предполагают, что ионы водорода и кислорода выбрасываются на Луну, когда она проходит через хвост магнитосферы Земли, что происходит в течение пяти дней ежемесячного путешествия Луны вокруг планеты. Магнитосфера представляет собой каплевидный пузырь, созданный магнитным полем Земли, который защищает планету от множества постоянных потоков заряженных солнечных частиц.

Недавние измерения, проведенные несколькими космическими агентствами — НАСА, Европейским космическим агентством, Японским агентством аэрокосмических исследований и Индийской организацией космических исследований — выявили большое количество образующих воду ионов, присутствующих при прохождении Луны через эту часть магнитосферы.

Присутствие Луны в хвосте магнитосферы, называемом магнитосферой, временно влияет на некоторые линии магнитного поля Земли — те, которые разорваны и просто уходят в космос на несколько тысяч миль. Не все силовые линии Земли соединены с планетой с обоих концов; Некоторые имеют только одну точку крепления. Думайте о каждом как о веревке, привязанной к шесту в ветреный день.

Присутствие Луны в магнитном хвосте заставляет некоторые из этих разорванных силовых линий снова соединиться с их соответствующими разорванными аналогами. Когда это происходит, ионы водорода и кислорода, вылетевшие с Земли, устремляются в вновь соединенные силовые линии и ускоряются обратно к Земле.

Авторы исследовательской работы предполагают, что многие из этих возвращающихся ионов врезались в транзитную Луну, у которой нет собственной магнитосферы, чтобы отталкивать их.

«Это как будто луна находится в душе — поток ионов воды возвращается на Землю и падает на Луну», — сказал Клетечка.

Затем ионы объединяются, образуя лунную вечную мерзлоту. Часть этого в результате геологических и других процессов, таких как удары астероидов, выталкивается под поверхность, где она может превратиться в жидкую воду.

Исследовательская группа использовала гравитационные данные с орбитального аппарата NASA Lunar Reconnaissance Orbiter для изучения полярных регионов, а также нескольких крупных лунных кратеров. Аномалии подземных замеров при ударном бурении указывают на расположение трещиноватых пород, приводящих к задержке жидкой воды или льда. В исследовательском документе отмечается, что измерения силы тяжести в этих местах под поверхностью указывают на присутствие льда или жидкой воды.

Последнее исследование основано на работе, опубликованной в декабре 2020 года четырьмя авторами новой статьи, включая Клеточку.

НАСА Артемида

Программа НАСА «Артемида» провозглашается первым шагом в следующей эре исследования космоса человеком, одной из целей которой станет высадка на Луну первой цветной женщины и человека. Еще одна основная цель Artemis — протестировать технологии, которые потребуются для отправки людей на Марс в ближайшие годы и десятилетия. С водой на полюсах Луны это уменьшит возможность непрерывного пополнения запасов с Земли и позволит астронавтам Артемиды протестировать технологии, которые включают добычу и использование этого водяного льда для питья и производства кислорода и топлива, также известного как использование ресурсов на месте. или ИСРУ. В то время как Луна находится всего в 250 000 миль от Земли, Марс находится в 140 000 000 миль от нашей родной планеты, и тестирование различных технологий повысит вероятность успеха пилотируемых полетов на Марс, гарантируя, что астронавты переживут путешествие и благополучно вернутся домой.

Какие еще открытия мы сделаем относительно воды на Луне? Только время докажет это, и именно поэтому мы знаем!

Как всегда, продолжайте учиться и продолжать исследования!

Пресс-релиз: Университет Аляски в Фэрбенксе

Источники: ScienceNews, Музей Галилея, Планетарное общество, НАСА (1), Научные отчетыНАСА (2) НАСА (3)

Leave a Comment