Группа ученых-планетологов под руководством Гавайского университета (UH) в Маноа сделала революционное открытие, проливающее новый свет на формирование воды на поверхности Луны. Исследование, в котором изучается роль высокоэнергетических электронов с Земли в процессах выветривания на Луне, может дать решающее представление о происхождении лунных водных ресурсов. Исследование, опубликованное в журнале , предполагает, что магнитосфера Земли и ее плазменная оболочка играют важную роль в создании воды на Луне.
Исследование распределения и концентрации воды на Луне имеет первостепенное значение для понимания процесса ее формирования и эволюции, а также для облегчения будущих исследований и использования ресурсов. Кроме того, это открытие может дать ценные сведения об источнике водяного льда, обнаруженного ранее в постоянно затененных областях Луны.
Защитная магнитосфера Земли — силовое поле, окутывающее планету, — предохраняет ее от космического выветривания и вредного солнечного излучения. Солнечный ветер подталкивает и формирует магнитосферу, образуя длинный хвост на ночной стороне. Внутри этого магнитохвоста находится плазменный слой, в котором сосредоточены высокоэнергетические электроны и ионы, поступающие как с Земли, так и от солнечного ветра.
Традиционно ученые концентрируют свое внимание на роли высокоэнергетических ионов, в частности протонов, в космическом выветривании Луны. Считается, что солнечный ветер, состоящий из высокоэнергетических частиц, таких как протоны, вносит основной вклад в формирование лунной воды.
Опираясь на предыдущие исследования, которые показали, что кислород из хвоста магнитосферы Земли вызывает ржавление железа в полярных регионах Луны, Шуай Ли, помощник научного сотрудника Школы наук об океане и Земле в Маноа (SOEST), стремился выяснить, как меняется выветривание поверхности Луны, когда Луна проходит через магнитосферный хвост Земли — область, которая почти полностью защищает Луну от солнечного ветра, но не от солнечных фотонов.
Ли поясняет: «Это естественная лаборатория для изучения процессов образования воды на поверхности Луны. Когда Луна находится за пределами магнитохвоста, лунная поверхность подвергается бомбардировке солнечным ветром. Внутри магнитохвоста протоны солнечного ветра практически отсутствуют, и образование воды должно было снизиться почти до нуля«.
Исследовательская группа проанализировала данные дистанционного зондирования, полученные прибором Moon Mineralogy Mapper на борту индийского космического аппарата Чандраян-1 в период с 2008 по 2009 год. В частности, изучались изменения в образовании воды при прохождении Луны через магнитохвост Земли, включающий плазменный слой.
Удивительно, но Ли и его коллеги обнаружили, что образование воды в пределах магнитохвоста Земли было практически идентичным тому, когда Луна находилась за пределами магнитохвоста Земли. Это позволяет предположить, что внутри магнитохвоста могут существовать дополнительные процессы образования воды или новые источники воды, не связанные с проникновением протонов солнечного ветра, при этом высокоэнергетические электроны играют аналогичную роль.
Ли заключает: «В целом, эта находка, а также мои предыдущие открытия в области ржавых лунных полюсов указывают на то, что наша Земля тесно связана со своей Луной во многих неосознанных аспектах«.
В дальнейших исследованиях Ли намерен сотрудничать с лунной миссией в рамках программы НАСА Артемида. Эта миссия будет направлена на мониторинг плазменной среды и содержания воды на полярной поверхности Луны во время различных фаз прохождения Луны через магнитохвост Земли.
Результаты этого новаторского исследования могут существенно повлиять на наше понимание формирования Луны, доступности водных ресурсов для будущих лунных миссий, а также на более широкую взаимосвязь между Землей и ее небесным соседом.