Новое исследование, проведенное сотрудниками американского космического агентства NASA, помогло раскрыть одну из самых интригующих тайн Луны. Ученые установили, что на поверхности этого спутника Земли даже в самых аномальных условиях может сохраняться вода в виде льда или инея.
Исследование опубликовано в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, а коротко о нем рассказывается на сайте Лаборатории реактивного движения NASA.
Одной из самых волнующих тайн Луны многие годы является вопрос: имеется ли на поверхности этого спутника вода? Последние исследования показали, что такой вариант не исключен. По крайней мере, радарные сигналы ясно на это указывают.
В то же время ученые отмечают, что условия на поверхности Луны являются слишком экстремальными для воды. Если ночью там очень холодно, то днем - крайне жарко. Поэтому вода может замерзнуть в тот период времени, когда она находится на темной стороне Луны, но она обязательно должна очень быстро испариться под воздействием жарких солнечных лучей, оказавшись на освещенной стороне.
Новое исследование дает объяснение этому феномену. Его авторы обратили внимание на поверхностные тени. Луна густо покрыта кратерами и скалами, что создает некую "шероховатость" поверхности, отбрасывающую тени. В качестве примера NASA показало фотографию, сделанную миссией "Аполлон-17" в 1972 году. На снимке хорошо видны тени.
Астрофизики считают, что именно эти холодные тени могут позволить водяному льду накапливаться в виде инея даже в дневное время, когда жар должен его уничтожать.
"Более десяти лет назад космический аппарат обнаружил возможное присутствие воды на дневной поверхности Луны, и это было подтверждено стратосферной обсерваторией инфракрасной астрономии SOFIA в 2020 году, - говорит Бьорн Дэвидссон из Лаборатории реактивного движения в Южной Калифорнии. - Эти наблюдения поначалу были нелогичными: вода не должна "выживать" в таких суровых условиях".
В новом исследовании Дэвидссон и его команда предполагают, что тени, создаваемые "шероховатостью" лунной поверхности, служат убежищем для водяного льда. А сохранять свой вид ему также помогает экзосфера Луны - разреженные газы, которые функционируют как тонкая атмосфера.
До сих пор считалось, что молекулы воды могли быть захвачены камнем или так называемым ударным стеклом, которые формируются при ударах метеоритов о поверхность при экстремально высоких температуре и давлении. Вплавленная в эти материалы вода может оставаться на поверхности даже при нагревании от Солнца и будет отражать радарный сигнал, аналогичный зафиксированному аппаратом SOFIA.
Однако последние наблюдения показали, что количество воды на поверхности Луны уменьшается до полудня и увеличивается во второй половине дня. Это указывает на то, что она способна перемещаться из одного места в другое в течение лунного дня. А это невозможно, если вода находится в ловушке внутри лунного камня или ударного стекла.
В новом исследовании данная компьютерная модель была пересмотрена. В ней была учтена "шероховатость" поверхности, и моделирование показало, что иней может образовываться в небольших тенях, благодаря чему может изменяться и распределение воды по поверхности в течение дня.
А поскольку на Луне нет плотной атмосферы для распределения тепла по поверхности, то чрезвычайно холодные, затененные области с температурой до минус 210 градусов по Цельсию могут спокойно соседствовать с участками, нагретыми Солнцем до 120 градусов по Цельсию.
По мере того, как Солнце движется в течение лунного дня, поверхностный иней, который может накапливаться в холодных затененных областях, медленно подвергается воздействию солнечного света и циркулирует в экзосфере Луны. Затем молекулы воды снова замерзают на поверхности, накапливаясь в виде инея в других затененных местах.