Новый метод поиска луного льда с помощью лунных землетрясений

Группа геологов разработала инновационный способ обнаружения скрытого льда на Луне: анализируя сейсмические волны, вызванные лунными землетрясениями, можно "увидеть" запасы под поверхностью.

Поверхность Луны представляет собой сухой и негостеприимный ландшафт, который, по мнению ученых, может скрывать значительные объемы водяного льда под поверхностным слоем пыли. Однако эти запасы не видны невооруженным глазом на снимках: для их обнаружения необходимы специальные методы картирования. В связи с этим исследовательская группа разработала альтернативный подход, способный "слушать" Луну через сейсмические вибрации, возникающие при лунных землетрясениях, известных как moonquake.

Происхождение луной воды

Происхождение воды на Луне остается частично загадкой. Наиболее вероятные гипотезы указывают на полюса и другие регионы как на места, куда лед мог попасть в результате ударов комет или астероидов, или был перенесен на поверхность внутренним вулканизмом, солнечным ветром или метеоритными дождями, способными инициировать химические реакции, высвобождающие молекулы воды.

Данные, собранные из образцов эпохи Аполлона и миссий Chang’e 5, SOFIA и Chandrayaan, предполагают, что большая часть этой воды накапливалась на протяжении миллионов или миллиардов лет, а не в результате единственного события удара. Некоторые исследования даже предполагают, что часть луной воды может восходить к формированию самой Луны, возникшей в результате столкновения примитивной Земли с телом размером с Марс.

Зачем нужен луной лед?

Для будущих миссий Artemis и создания человеческих баз на Луне, замороженная вода станет важным ресурсом: она может обеспечить питьевую воду, кислород и даже топливо для ракет, что значительно уменьшит необходимость в транспортировке запасов с Земли.

Николас Шмерр из Университета Мэриленда и соавтор исследования подчеркивает, насколько важно выявлять каждую доступную ресурс на месте, особенно для долгосрочных миссий. Запасы, находящиеся в кратерах, постоянно лишенных солнечного света, могут также хранить "фоссильный" лед, относящийся к ранним этапам Солнечной системы, что поможет понять, как образовалась вода на самой Земле.

Сейсмические волны как индикаторы

На Земле известно, что сейсмические волны изменяют скорость в зависимости от материала, через который они проходят, в зависимости от плотности и упругости. Тот же принцип действует и на Луне: когда волна проходит через область, богатую льдом, она движется в два-три раза быстрее по сравнению с участком, состоящим из пыли или песка, и создает характерный "отскок" из-за взаимодействия с более жесткими материалами. По словам Шмерра, анализируя этот отскок, можно оценить не только наличие льда, но и его количество.

Три метода для подтверждения

Под руководством Харрисона Лисабета из Лоуренс Беркли Нэйшнл Лаборатори, команда протестировала три подхода: рентгеновская томография вулканических пород Аризоны, использованных в качестве аналога лунной реголита; термальные модели полярных регионов, где лед мог бы оставаться нетронутым солнечным светом; и компьютерные симуляции небольших moonquake. Все три метода продемонстрировали четкие сигналы о наличии льда. Недавние спектроскопические данные указывают на концентрацию, варьирующуюся от 100 до 400 мг воды на грамм лунного грунта. Следующий шаг — выявить действительно пригодные для эксплуатации запасы: китайская миссия Chang’e-7 доставит сейсмометр вблизи кратера Шаклтона, в то время как миссия Artemis 2028 года должна установить лунную станцию мониторинга окружающей среды, способную проводить аналогичные сейсмические исследования.