Многие ученые считали, что лунная вода имеет два источника происхождения: доля доставлена упавшими кометами, а большая часть образовалась на Луне под воздействием частиц солнечного ветра. Результаты нового исследования заставляют пересмотреть эту картину. Планетологи заявили, что кометная вода на спутнике Земли действительно есть, но радиация вряд ли сыграла большую роль. Основная часть лунной воды, похоже, происходит из того же материала, из которого сформировалась наша планета.
Воду в лунном грунте обнаружили сразу после доставки образцов на Землю. Американские астронавты и советские аппараты «Луна-16», «Луна-20» и «Луна-24» сделали это открытие. Тогда результат считали следствием земного загрязнения. Много лет спустя данные различных спутниковых приборов показали довольно богатые водяные запасы на Луне. Российский детектор «ЛЕНД» на борту зонда Lunar Reconnaissance Orbiter составил карту лунных ледяных залежей. После этого космические державы заинтересовались идеей построить постоянные базы в лунной мерзлоте у Южного полюса.
В вечной тьме лунных полярных кратеров вода представлена отдельными ледяными частицами. Даже на освещенной поверхности молекулы воды присутствуют, но «встроены» в кристаллическую структуру минералов грунта — процесс называется гидратацией пород. Земные образцы Луны оказались гидратированы, пусть и не так сильно, как земные, но это доказывает: Луна не безводна.
Получив сотни килограммов грунта, не стали использовать его сразу для анализа. Большая часть была «законсервирована» до появления более совершенной техники. Даже теперь из запасников достают небольшими порциями — несколько граммов достаточно для важных открытий.
Недавно учёные из Калифорнийского университета в Сан-Диего (США) и Эдинбургского университета (Великобритания) исследовали девять образцов lunar грунта, полученных в рамках программы «Аполлон» – миссий «Аполлон-11», «Аполлон-12», «Аполлон-14» и «Аполлон-17». Эти образцы были собраны в Море Спокойствия, Океане Бурь, кратере Фра Мауро у Моря Познанного и долине Тельца-Литтроу на краю Моря Ясности.
Исследователи стремились извлечь воду из минералов грунта и определить её состав. Для этого нагревали образец сначала до 50, затем до 150, и наконец до 1000 градусов Цельсия. Результат показал: часть воды высвобождалась при низкой температуре, а отдельные молекулы отделились только при 1000 градусах. Это указывает на то, что одна часть лунной воды слабо связана с минералами, другая же очень прочно в них закрепилась.
Извлеченные таким образом молекулы воды с Луны сравнивали с Н2О в земных образцах и в различных метеоритах хондритов, то есть камнях с множеством «хондр» — зерен, включений. Сравнивали по атомам кислорода в молекулах воды. Существуют три стабильных изотопа кислорода: кислород-16, кислород-17 и кислород-18. Числа обозначают разное количество нейтронов в их ядрах. В земной воде почти весь кислород — это кислород-16, а двух остальных изотопов практически нет. В внеземных образцах соотношение изотопов разное.
Выводы своих сравнительных исследований представили учёные. поделились в статье для журнала Proceedings of the National Academy of SciencesАвторы сообщают, что большая часть исследованной лунной воды по кислородному составу наиболее схожа с водой энстатитовых хондритов — редких метеоритов, напоминающих земные породы. Кислород в них имеет сходный состав с земным. Существует гипотеза, что именно эти породы в ранней Солнечной системе внесли существенный вклад в формирование Земли и «привезли» на нее большую часть воды.
Ученые считают, что обнаруженное сходство между грунтом Луны и метеоритами указывает на два важных факта: лунная вода в основном имеет земное происхождение и Земля получила её из энстатитовых хондритов.
Планетологи сообщили о большом количестве кометной воды в «аполлоновских» образцах. Воды, образующейся под действием солнечной радиации, оказалось меньше, чем ожидали. Протоны от Солнца, требуя лишь одного электрона для превращения в атом водорода, взаимодействуют с лунным грунтом. Встречаясь с кислородом, водород формирует H2O.
До сих пор многие исследователи считали это главным источником образования лунной воды. Проблема в том, что тогда кислород в молекулах этой воды должен был быть таким же, как весь остальной кислород в лунном грунте. Новое исследование показало, что он в основном другой.
Планетологи удивились большому количеству воды на Луне: по распространенной версии, Земля получила естественного спутника из обломков столкновения с планетой размером с Марс. Считалось, что от такого удара вся вода из выброшенного вещества быстро исчезла. Теперь это не кажется правдой.
Программа «Голая наука» ранее сообщала о… теорииОбразование Луны произошло из-за множества столкновений с астероидами. Большая часть лунного материала — осколки Земли, выбитые этими астероидами. Так как энергия ударов была несопоставимо меньше, чем при столкновении планет, осколки не расплавились и могли перенести на Луну земную воду.