|
Лунная вода связана с солнечным ветром
|
|
|
|
В последнее время значительный научный интерес вызывает количество, распределение и происхождение поверхностных вод Луны, поскольку они играют важную роль в будущих космических исследованиях. Исследовательская группа из Института геологии и геофизики Академии наук Китая (IGGCAS) обнаружила, что образцы лунного грунта, привезенные китайской миссией "Чанъэ-6" (собранные с обратной стороны Луны), содержат высокие концентрации OH/H2O и низкое соотношение дейтерия к водороду (D/H) соотношения. Команда отметила, что эти характеристики совпадают с лунной водой, образующейся в результате солнечного ветра.
|
|
|
|
При сравнении с образцами, взятыми китайской миссией "Чанъэ-5" (собранными в аналогичном среднеширотном регионе на ближней стороне Луны) и миссиями НАСА "Аполлон" (полученными в районах с более низкой широтой), полученные данные указывают на то, что поверхностные воды Луны имеют глобальный источник в виде солнечного ветра, и их распределение примерно одинаковое. в основном это зависит от широты и зрелости реголита. Исследование опубликовано в журнале Nature Geoscience.
|
|
|
|
Вода на поверхности Луны служит двум важнейшим целям: Она помогает отслеживать процессы, происходящие на поверхности Луны, и представляет собой потенциальный ресурс для будущих миссий по исследованию Луны.
|
|
|
|
В ходе ранних наблюдений прибор Moon Mineralogy Mapper (M3), установленный на борту индийской миссии "Чандраян-1", использовал инфракрасный спектральный анализ, чтобы показать, что гидроксил сосредоточен в основном в более высоких широтах. Миссии НАСА Deep Impact и Cassini подтвердили особенности поглощения воды в более низких широтах, хотя эти сигналы были слабее, чем в более высоких широтах.
|
|
|
|
|
|
|
Однако последующий количественный анализ глобальных данных о М3 привел к противоречивым выводам о пространственном распределении воды на поверхности Луны. Анализ с использованием эмпирических методов термокоррекции показал сильную связь с широтой - содержание воды варьировалось от десятков частей на миллион (ppm) в низких широтах до приблизительно 750 ppm на полюсах. Анализ, основанный на модели термической коррекции, основанной на диффузии тепла, не выявил существенных изменений в содержании воды на поверхности Луны.
|
|
|
|
Это несоответствие в значительной степени связано с отсутствием точных моделей, учитывающих неопределенность в эффектах теплового излучения в спектрах отражения. По этой причине команда подчеркнула, что прямой лабораторный анализ возвращенных образцов лунного грунта остается наиболее надежным способом определения истинного количества и распределения воды на поверхности Луны.
|
|
|
|
В то время как образцы с "Аполлона" и "Луны" предоставили прямые данные о содержании и происхождении лунной воды, все эти образцы были собраны в низкоширотных районах на ближней стороне Луны. Информация о дальней стороне Луны ранее была получена с помощью дистанционного зондирования, что оставляло пробелы в понимании глобального распределения и происхождения поверхностных вод Луны.
|
|
|
|
С тех пор лунные миссии Китая устранили этот пробел. В 2020 году миссия "Чанъэ-5" доставила примерно 1731 грамм лунного грунта со среднеширотного участка (43,06° северной широты) в бассейне Северного океана.
|
|
|
|
Совсем недавно миссия "Чанъэ-6", которая впервые собрала образцы с обратной стороны Луны, привезла около 1935,3 грамма лунного реголита со среднеширотного участка (41,63° южной широты) в бассейне Аполло, расположенном в бассейне Южный полюс—Эйткен (СПА).
|
|
|
|
Вместе взятые, эти образцы дают уникальную возможность оценить содержание воды на поверхности Луны и ее распределение в низких и средних широтах, а также позволяют провести прямое сравнение между ближней и дальней сторонами Луны.
|
|
|
|
В этом исследовании команда использовала два аналитических метода для изучения образцов Чанъэ-6. Они использовали спектральные измерения для количественной оценки общего содержания OH/H2O в почве. Результаты показали, что общее содержание OH/H2O составило 183 ± 34 частей на миллион.
|
|
|
|
Они также использовали глубинное профилирование NanoSIMS для измерения содержания водорода и соотношения D/H в масштабе зерен. Было обнаружено, что большинство зерен имеют высокую концентрацию водорода (1000-17 500 частей на миллион) и чрезвычайно низкие значения дельта-D – до -983‰ (±11‰), что указывает на происхождение от солнечного ветра. (Здесь дельта-D выражает отклонение отношения D/H в образце от стандартного значения, выраженное в промилле (‰).)
|
|
|
|
Содержание воды на самых верхних поверхностях почвенных зерен "Чанъэ-6" сопоставимо с содержанием воды в образцах "Чанъэ-5" (из ближних средних широт), но почти вдвое превышает содержание воды в образцах "Аполлона" (из более низких широт). Это подтверждает, что географическая широта (которая тесно связана с температурой) является ключевым фактором, влияющим на распределение воды.
|
|
|
|
Несмотря на схожие профили глубины содержания воды, объемные образцы "Чанъэ-6" показали более высокие показатели поглощения OH/H2O и более высокую степень зрелости реголита, чем образцы "Чанъэ-5", полученные с использованием инфракрасных спектров отражения. Это указывает на зрелость реголита как на второй критический контролирующий фактор.
|
|
|
|
Основываясь на этих результатах, исследователи предсказывают, что поверхностная вода на Луне, вероятно, более распространена в высокозрелом реголите в более высоких широтах. Это открытие имеет важное значение для планирования будущих усилий по использованию лунных ресурсов.
|
|
|
|
Исследование проводилось в сотрудничестве с Шанхайским институтом технической физики CAS, Институтом геохимии CAS и Китайской академией аэрокосмических систем и инноваций.
|
|
|
|
Источник
|
