Ученые увеличили в 100 раз оценку запасов воды в лунных кратерах

Сравнение приполярных кратеров на Луне и Меркурии указало, что в них могут скрываться залежи миллиардов тонн водяного льда — примерно в 100 раз больше, чем считалось ранее, пишут ученые в статье, опубликованной в Nature Geoscience. Однако эта вода быстро испаряется в космос даже из кратеров, которые всегда находятся в тени, установили авторы другой статьи, опубликованной в Geophysical Research Letters.

Сегодня ученые не сомневаются в существовании на Луне значительных запасов водяного льда. В частности, много воды должно быть на дне постоянно затененных кратеров в районе южного полюса. Более точные оценки сделать сегодня затруднительно, так как на данный момент наиболее подробные данные получаются при помощи изучения отраженного света — так работает прибор LAMP на борту американского орбитального зонда LRO. Однако в темных кратерах по определению мало света, поэтому измерения не позволяют регистрировать малые количества воды.

Астрономы из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе под руководством Лиора Рубаненко (Lior Rubanenko), провели параллели между Луной и Меркурием. На полюсах этих объектов, несмотря на значительную разницу в расстоянии до Солнца, условия во многом похожи. В частности, температура в тени и на освещенной части сильно отличается из-за почти полного отсутствия атмосферы.

Наиболее подробные данные о самой короткопериодической планете Солнечной системы собрал аппарат MESSENGER. В частности, на его борту был прибор Mercury Laser Altimeter, позволяющий измерять высоту особенностей рельефа. Авторы работы использовали эту информацию для построения зависимости между размером и глубиной двух тысяч кратеров, расположенных на северном полюсе Меркурия. Оказалось, что кратеры становятся заметно менее глубокими ближе к полюсу, что ученые связывают с накоплением выпадающих в осадок веществ, в том числе водяного льда, а в некоторых местах толщина таких покровов составляет до 50 метров.

Сравнение результатов с аналогичными данными для 12 тысяч кратеров на Луне и выявило похожую зависимость для южного полюса ближайшего космического тела. Исследователи также связывают это с накоплением водяного льда. Пространственное расположение кратеров с известными залежами льда коррелирует с уменьшением глубины, что авторы считают подтверждением предложенной интерпретации. Если предположить что все 10 тысяч квадратных километров затененных мест на поверхности Луны покрыты десятиметровым слоем льда, то суммарное его количество будет составлять порядка 100 миллиардов тонн, что примерно в 100 раз больше предыдущих оценок.

В другой работе ученых под руководством сотрудника Центра космических полетов NASA имени Годдарда Уильяма Фарелла (William Farrell) описывается влияние солнечного ветра и микрометеоритов на лед в затененных кратерах. Авторы показывают, что взаимодействие с расширяющимися потоками плазмы от звезды и постоянно падающими небольшими телами приводит к постоянному улетучиванию верхних слоев. Это связано с небольшой гравитацией Луны и отсутствием атмосферы, из-за чего выбитая с поверхности микроскопическая частица может подняться высоко над поверхностью, оказаться под воздействием прямых солнечных лучей и упасть лишь в десятках километров от прежнего места.

В результате слой толщиной около полумикрона должен полностью разрушаться на масштабе двух тысяч лет. По оценкам исследователей, над полярными кратерами с залежами льда должно находиться разреженное облако воды. Крупный кратер около 40 километров в диаметре должен излучать примерно 10¹⁹ молекул воды в секунду. Подтвердить это смогут будущие измерения: авторы прогнозируют концентрацию над кратерами около 10 молекул в кубическом сантиметре.

Источник: N+1

Оригинальные статьи: https://www.nature.com/articles/s41561-019-0405-8
https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1029/2019GL083158