Новый анализ лунных кратеров показал меньше льда, чем ожидалось
Новый анализ снимков самых глубоких лунных кратеров выявил значительно меньшее количество ледяных отложений, чем считалось ранее.
По ранним оценкам исследователей из Гавайского университета в Маноа, которые в 2018 году сделали первое открытие водяного льда на поверхности Луны, до 30 % площади поверхности в этих постоянно затененных областях (ПЗО) состояли из ледяных отложений.
По новым оценкам, сделанным исследователями из того же университета, верхний предел приближается к 20 %, что значительно сокращает количество замороженной H2O, доступной будущим колонистам, которые надеются использовать местные материалы для питания лунных баз, производства воды или даже сделать Луну своим постоянным домом.
Поиск скрытого льда в самых глубоких лунных кратерах
Несколько миссий исследовали самые глубокие и темные участки лунной поверхности, в том числе пытались изучить загадочный южный полюс, исследовать таинственные вихревые структуры на поверхности Луны или заглянуть под нее. Однако Шуай Ли, ассистент-исследователь Гавайского института геофизики и планетологии (HIGP) Школы наук об океане и Земле (SOEST) UH Mānoa, первым обнаружил прямое доказательство его присутствия в ПЗО лунных кратеров.
Это открытие стало возможным благодаря камере ShadowCam - прибору на борту лунного орбитального аппарата Korea Pathfinder (KPLO) Корейского института аэрокосмических исследований. Запущенный 4 августа 2022 года с годичной орбитальной миссией, KPLO нес на себе комплекс приборов, включая ShadowCam. Сверхсветочувствительная камера ShadowCam была специально разработана для использования следов непрямого солнечного света, отраженного от противоположных стен в лунных кратерах, для измерения отражательной способности скрытой лунной поверхности.
Поскольку водяной лед обычно отражает больше, чем лунная порода, эти показания позволили оценить содержание водяного льда в диапазоне от 5 до 30 %. Любопытно, можно ли улучшить эти оценки с помощью новейших методов, и Джордан Андо, аспирант по планетарным наукам в лаборатории Ли, решил по-новому взглянуть на снимки ShadowCam.
«Лед обычно ярче, то есть отражает больше света, чем камни», — пояснил Андо. «Мы проанализировали высококачественные изображения, полученные с помощью этой чувствительной камеры, чтобы очень внимательно изучить эти постоянно затененные области и выяснить, приводит ли водяной лед в этих регионах к повсеместному осветлению поверхности».
К сожалению, эти новые снимки показали незначительное увеличение отражательной способности в самых глубоких лунных кратерах, что разрушило надежды на то, что более 30% скрытой лунной поверхности может состоять из водяного льда. Вместо этого в недавно опубликованном анализе Андо этот верхний предел снижен на треть, и новая оценка составляет менее 20%.
Миссия по изучению космических лучей может помочь раскрыть тайну
В планах мировых космических агентств нет миссий, направленных непосредственно на изучение объема залежей водяного льда на поверхности Луны. Однако несколько миссий по созданию баз, железных дорог и, в конечном счете, колоний на Луне уже находятся на различных стадиях планирования.
Одна из миссий, предложенная другой группой исследователей UH Mānoa совместно с HIGP и Департаментом физики и астрономии, предлагает совершенно новый подход к поиску льда на Луне. По словам Эмили С. Костелло, ведущего автора исследования, описывающего новый подход команды, и постдокторанта HIGP, космические лучи естественного происхождения уникально подходят для поиска в местах с минимальным освещением или вообще без него.
«Эти сверхвысокоэнергетические космические лучи ударяют в лунную поверхность и проникают в слои под ней», - объясняет Костелло. «Лучи излучают радиолокационные волны, которые отражаются от погребенных слоев льда и горных пород, и по ним мы можем судить о том, что находится под поверхностью».
Используя передовые компьютерные симуляции, исследовательская группа смоделировала, как радарные волны проходят через лунный грунт и как данные, полученные в результате этих прохождений, могут выявить наличие различных материалов, включая воду и лед.
По словам Кристиана Тая Удовича, соавтора исследования, который представил результаты на недавней конференции по лунным и планетарным наукам в Хьюстоне, штат Техас, моделирование команды вызвало интерес у ученых, которые, возможно, никогда не рассматривали этот подход.
«Поскольку он опирается на физику высоких энергий, в которой разбираются лишь немногие ученые в мире, даже планетологи, изучающие способы поиска лунного водяного льда, часто удивляются, когда слышат об этой методике», — говорит Удович.
Поездка на Луну
В настоящее время группа исследователей из HIGP и физического факультета разрабатывает специализированный радарный прибор, чтобы перенести идею из теории в практическое применение. Если испытания прибора, запланированные на 2026 год, покажут, что он может обнаружить сигналы водяного льда с помощью космических лучей, команда заявляет, что будет «искать возможности» отправить его на Луну. Если повезет и удастся спланировать, то, по словам команды, их подход может «впервые обнаружить большие залежи погребенного водяного льда на Луне».