Есть ли на луне вода: Вода на луне

Содержание

Купание в Море Ясности: на Луне оказалось больше воды, чем думали

В недавно опубликованной статье американских астрономов сообщается о наличии на Луне воды, причем не только в затененных приполярных кратерах, как думали раньше, но и в других районах нашего спутника. Означает ли это, что лунные города стали ближе к реальности?

На поверхности Луны есть вода, причем не только в постоянно затененных приполярных кратерах, но и в нормально освещенных Солнцем регионах. Она сохраняется там, несмотря на отсутствие атмосферы и дневные температуры до +127^оC. Впервые ученые могут заявить об этом с уверенностью: сообщение об открытии опубликовано в авторитетном научном журнале Nature Astronomy.

Закончили чтение тут

Кругом вода

Вообще-то вода, с наличием которой связывают перспективы колонизации человечеством небесных тел, а также вероятность найти там жизнь, — вещество, весьма распространенное в Солнечной системе (и, видимо, во Вселенной в целом). Некоторые спутники планет (например, Энцелад и Европа) закованы в сплошной ледяной щит, под которым скрывается жидкий океан. Так что в самом факте обнаружения воды на другом небесном теле нет ничего удивительного.

Однако Луна — совсем другое дело: она куда ближе к Солнцу, чем спутники Юпитера или Сатурна. При этом день на Луне длится около двух недель (и столько же ночь). За это время поверхность безатмосферного небесного тела прогревается до +127 °C.

В XX веке многие эксперты считали, что воды на нашем спутнике нет, — или есть, но исчезающе мало. Пробы грунта, доставленные на Землю советскими аппаратами и американскими астронавтами, подтверждали это мнение. Вода в них обнаруживалась в количестве сотен грамм на тонну, и у специалистов не было уверенности, что это не земная влага, случайно попавшая в образцы.

Настоящий сюрприз Селена преподнесла астрономам в XXI веке. В 2009 году были опубликованы интригующие результаты, полученные с помощью сразу трех космических аппаратов. По данным наблюдений в инфракрасных лучах получалось, что на Луне присутствует вода или другое соединение, содержащие пару «кислород + водород» (OH). Особенно обильные запасы этого вещества нашлись в полярных регионах.

«Вода в космосе — это новая нефть». Что Джефф Безос ищет на Луне

В 2018 году новые наблюдения подтвердили: в полярных широтах Луны есть лед. Ученые тогда поясняли: речь идет о глубоких кратерах, расположенных почти на полюсе. В них никогда не проникает солнечный свет, поэтому лед не испаряется. Залежи льда практически под ногами — это очень удобно, если человечество собирается основать постоянную базу на нашем естественном спутнике. Поэтому программа возвращения человека на Луну «Артемида» предусматривает высадку в 2024 году именно в районе южного полюса. А что же с похожим на воду соединением в более низких широтах? Ученые подозревали, что и это вода, но решающих доказательств не было.

В космос на боинге

Доказательства появились благодаря инфракрасному телескопу SOFIA. Создатели этого работающего с 2010 года инструмента приняли необычное решение: смонтировать его на борту самолета Boeing 747SP. Дело в том, что наблюдениям в инфракрасных лучах очень мешает водяной пар, содержащийся в атмосфере Земли. С точки зрения астронома лучшее решение — вывести аппарат в космос. Но вот экономисты считают иначе. Например, создание и запуск орбитальной инфракрасной обсерватории Spitzer обошлись в $776 млн.

В связи с этим создатели SOFIA приняли промежуточное решение: лететь не в космос, а в небо. На высоте 11–14 км более 99% водяного пара остается внизу и уже не мешает наблюдениям. А денег требуется куда меньше: изначально бюджет миссии составлял лишь $185 млн. Правда, потом он вырос до $330 млн, в основном из-за повысившихся требований к безопасности полетов. И все же телескоп обошелся дешевле, чем если бы пришлось запускать его в космос.

Долгожданная неожиданность

Именно этот экзотический инструмент астрономы навели на Луну, чтобы проверить, есть ли вода в прогретом солнечными лучами лунном грунте. К слову, телескоп никогда не предназначался для наблюдений таких ярких объектов, так что ученым пришлось проявить изобретательность.

«SOFIA впервые наблюдала Луну, и мы даже не были полностью уверены, что получим надежные данные. Но вопрос о лунной воде заставил нас попытаться», — говорит сотрудник проекта Насим Рангвала.

SOFIA — это модифицированный самолет Boeing 747SP. ·Фото Jim Ross·NASA

Усилия астрономов увенчались успехом. Они обнаружили излучение, которое могло быть испущено только молекулами воды и ничем иным. И источником его был огромный кратер Клавий, прекрасно освещаемый Солнцем. Его широта менее 58^о, что отнюдь не полюс (широта Москвы на Земле — 56^о). Правда, воды в Клавии нашлось не так уж и много: 100–400 граммов на тонну грунта. Даже в Сахаре влаги в сотни раз больше. Но для Луны и такое количество воды удивительно. У ученых есть несколько предположений, откуда она берется и как сохраняется под солнечными лучами, но пока они не готовы вынести окончательный вердикт. «Невероятно, но это открытие стало, по сути, результатом испытаний, — отмечает эксперт. — И теперь, когда мы знаем, что можем это сделать, мы планируем больше полетов, чтобы провести больше наблюдений».

Готовить ли акваланги?

США всерьез готовятся к возвращению на Луну. На программу «Артемида» в 2021–2025 годах планируется потратить почти $28 млрд. На эти деньги предполагается дважды облететь Луну (сначала без экипажа, потом с экипажем), соорудить окололунную орбитальную станцию и, наконец, совершить посадку. В более отдаленной перспективе возможно строительство базы на поверхности Луны.

Как и зачем люди будут строить базы на Луне

Что в этих планах может изменить новое открытие? Вероятно, практически ничего. Переработать тонну грунта, чтобы добыть пару стаканов воды — странная идея. По Морю Ясности или Океану Бурь по-прежнему не прокатиться на круизном лайнере. Лучшим местом для лунных баз, если они понадобятся человечеству, остаются полярные регионы с их запасами льда. Тем не менее обнаружение воды на, казалось бы, безнадежно сухой Луне — блестящее научное достижение. Оно помогает нам лучше понять, что происходит на нашей ближайшей соседке по Вселенной.

Космические деньги: почему бизнесмены инвестируют в безвоздушное пространство

8 фото

Ученые впервые нашли воду в освещенных областях Луны

Воды на Луне оказалось гораздо больше, чем считалось ранее. Наблюдения с Земли показали, что вода есть не только в темных полярных кратерах, но и на освещенной части Луны, что позволит в будущем добывать ее на месте, надеются астрономы.

Американские ученые рассказали о важном астрономическом открытии, которое анонсировали еще неделю назад. Им впервые удалось обнаружить воду на освещенной поверхности Луны, что может иметь важные последствия в свете готовящихся пилотируемых миссий к спутнику Земли.

В течение многих десятилетий Луна считалась в основном безводным телом. Лишь в последние годы наблюдения показали наличие залежей водяного льда в приполярных областях Луны – в основном, в вечно затененных крупных кратерах, на дно которых никогда не попадает солнечный свет.

Несколько дней назад в NASA анонсировали объявление важного открытия, которое было сделано при помощи знаменитой атмосферной обсерватории SOFIA на борту широкофюзеляжного самолета Boeing-747, ведущей наблюдения в инфракрасном диапазоне.

С помощью этого телескопа ученые впервые обнаружили воду в Клавии — огромном древнем ударном кратере, расположенном в южной части видимой стороны Луны.

Ряд прошлых наблюдений помог обнаружить в подповерхностном слое Луны атомы водорода, однако у ученых не было способа понять – входит он в состав воды, или же гидроксильной группы OH в составе каких-то минералов.

Теперь инфракрасные наблюдения позволили точно определить наличие воды с концентрацией 100-412 частей на миллион. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Astronomy.

В августе 2018 года ученые под руководством Кейси Хоннибол из Центра космических полетов имени Годдарда вели наблюдения лунной поверхности, используя инструменты телескопа SOFIA, и обнаружили инфракрасное излучение из кратера и его окрестностей на длине волны шесть микрон, что соответствует линии воды.

«Нам не знаком какой-либо другой материал, имеющийся на Луне и обладающий спектральной линией 6 микрон, кроме, как вода», — пояснила Хоннибол.

«У нас были намеки на то, что вода может присутствовать на освещенной части Луны. Теперь же мы знаем, что она там есть. Это открытие меняет наше представление о лунной поверхности и поднимает интригующие вопросы о ресурсах, годных для исследования далекого космоса», — заявил директор астрофизического отдела NASA Пол Херц.

Обнаружение небольших, но достаточных для изучения концентраций воды ставит перед учеными вопросы о том, как могли образоваться эти молекулы, и главное – как вода может сохраняться долгое время в условиях солнечного облучения, не испаряясь.

По одной из версий, вода может сохраняться внутри естественного лунного вулканического стекла или же между частицами пыли.

Что касается происхождения воды, то она могла быть занесена в прошлом при ударе микрометеоритов, которые приносили с собой небольшие порции воды. По другой версии, вода могла образовываться за счет атомов водорода, принесенных в в составе солнечного ветра, которые затем соединились с кислородом в составе минералов и образовали гидроксил. Затем энергия, выделяющаяся при ударах метеоритов, могла превращать гидроксил в воду.

Для проверки своих открытий команда Хоннибол уже получила дополнительное наблюдательное время на телескопе SOFIA. «Мы надеемся картировать большую часть Луны, чтобы охарактеризовать поведение воды. Меняется ли оно вдоль лунной поверхности с течением суток и с широтой? Это поможет нам понять ее происхождение, и то, как она сохраняется», — пояснила эксперт.

Ответы на эти вопросы позволят понять, как в будущем можно будет выделять воду, например, в ходе пилотируемых миссий. Если вода заключена в реголите, требуется лишь собрать его и нагреть до определенной температуры. Если вода заключена в вулканическом стекле, это потребует расплавления породы и больших энергетических затрат.

Для телескопа, обычно наблюдающего за такими далекими объектами, как черные дыры, звездные скопления и галактики, наблюдение Луны стало непривычным занятием.

«SOFIA и правда, впервые посмотрел на Луну, и мы даже не были уверены, что получим надежные данные, однако вопросы о лунной воде заставили нас попробовать, — пояснила Насим Рангвала, научная сотрудница миссии SOFIA. – Это невероятно, что открытие появилось из по существу испытания».

В другой статье в журнале Nature Astronomy ученые, используя теоретические модели и данные с орбитального зонда NASA Lunar Reconnaissance Orbiter, показали, что вода на Луне может сохраняться не только в ранее обнаруженных полярных кратерах, но и в небольших темных областях, где температура в течение лунного дня не понимается выше точки замерзания льда.

«Вода – важный ресурс как для научных целей, так и для будущих исследователей, — заявил главный научный сотрудник Управления космических исследований и операций NASA Джейк Бличер. — Если мы сможем использовать ресурсы Луны, мы сможем возить меньше воды и больше оборудования для новых научных открытий».

Уникальная обсерватория SOFIA, смонтированная на борту широкофюзеляжного самолета Boeing-747, ведет наблюдения с 2010 года. Обычно самолет поднимается в небо до четырех раз в неделю, проводя по десять часов на высоте 12-13 тысяч метров.

Идея обсерватории была проста и заманчива — на такой высоте 2,5-метровый телескоп в хвостовой части самолета находится выше 99% водяного пара, который присутствует в атмосфере и мешает наблюдать в инфракрасном диапазоне.

Новое открытие может стать важным достижением для знаменитого телескопа, над которым в начале этого года стали сгущаться тучи.

Работа воздушной обсерватории обходится недешево – ежегодно на нее тратится примерно $85 млн. И хотя пятую часть берет на себя Германский центр авиации и космонавтики, этот проект остается одним из самых дорогостоящих астрономических проектов NASA, уступая по стоимости поддержания только знаменитому орбитальному телескопу Hubble.

Так, в апреле «Газета.Ru» писала о наукометрическом анализе, согласно которому за 5 лет в период 2014-2018 годов на основе наблюдений SOFIA астрономы публиковали в среднем всего 21 научную статью в год, «что делает его одним из наименее результативных телескопов в мире».

Ученые тогда опасались, что судьба телескопа под вопросом – в феврале этого года администрация Дональда Трампа предложила закрыть проект, заявив, что он не оправдывает $85 млн, ежегодно выделяемых на него.

Вода на Луне | Внутри и снаружи — Луна: NASA Science

Введение

Что такое большое, покрытое водой, но в 100 раз более сухое, чем пустыня Сахара? Это не загадка, это Луна! На протяжении веков астрономы спорили, существует ли вода на ближайшем соседе Земли. В 2020 году данные миссии НАСА SOFIA подтвердили, что вода существует в освещенной солнцем области лунной поверхности в виде молекул H ₂ O, встроенных в зерна лунной пыли или, возможно, прилипших к их поверхности. Вот краткая история открытий, приведших к подтверждению наличия воды на Луне.

Мария на Луне

Мария на Луне (1645)

Когда первые астрономы смотрели на Луну, их поражали большие темные пятна на ее поверхности. В 1645 году голландский астроном Михаэль ван Лангрен опубликовал первую известную карту Луны, назвав темные пятна «мариями» — латинское слово, обозначающее «моря», — и зафиксировал широко распространенное мнение о том, что эти отметки были океанами на Луне. лунная поверхность. Подобные карты Иоганна Гевелия (1647 г.), Джованни Риччоли и Франческо Гримальди (1651 г.) были опубликованы в течение следующих нескольких лет. Теперь мы знаем, что эти пятна представляют собой базальтовые равнины, образовавшиеся в результате ранних извержений вулканов, но номенклатура «мария» (во множественном числе) или «море» (в единственном числе) остается.

Карта Луны с морями, изображенными в виде океанов, опубликованная астрономом Майклом Ван Лангреном в 1645 году. Кредит: Creative Commons

Абсолютно сухая Луна

Абсолютно сухая Луна (1892 г.)

Американский астроном Уильям Пикеринг провел измерения в конце 1800-х годов, которые привели его к выводу, что Луна практически не имеет атмосферы. При отсутствии облаков и атмосферы ученые в целом согласились, что любая вода на лунной поверхности немедленно испарится. Измерения Пикеринга привели к широко распространенному мнению, что Луна лишена воды.

Открытая страница книги астронома Уильяма Пикеринга «Луна: обзор нашего спутника с полным фотографическим атласом». Наблюдения Пикеринга за Луной привели к убеждению, что при таком низком атмосферном давлении любой лед на поверхности Луны почти мгновенно сублимируется. Кредит: Интернет-архив/Knopf Doubleday (Это изображение является общественным достоянием)

Идеи о воде

Идеи о воде (1960-е годы)

По мере того, как ученые продвигались вперед в понимании поведения веществ, склонных к испарению при относительно низких температурах, называемых летучими, физик-теоретик Кеннет Уотсон опубликовал статью в 1919 году.61, описывающий, как такое вещество, как вода, могло существовать на Луне. Статья Уотсона впервые популяризировала идею о том, что водяной лед может прилипать ко дну кратеров на Луне, которые никогда не получают солнечный свет, в то время как освещенные солнцем области на Луне будут настолько горячими, что вода испарится почти мгновенно. Эти лишенные света области Луны называются «постоянно затененными областями».

Кратер Шеклтона на южном полюсе Луны в постоянно затененной области Луны. Авторы и права: НАСА

Посадки Аполлона

Посадки Аполлона (1969 – 1972)

Астронавт Аполлона-17 Юджин Сернан управляет лунным вездеходом. Авторы и права: НАСА

Эпоха Аполлона впервые привела людей на лунную поверхность, что дало исследователям возможность напрямую искать признаки воды на Луне. При тестировании образцы почвы, доставленные астронавтами Аполлона, не обнаружили никаких признаков воды. Ученые пришли к выводу, что лунная поверхность должна быть полностью сухой, а перспектива появления воды всерьез не рассматривалась в течение десятилетий.

Астронавт Аполлона-15 Джим Ирвин использует совок для сбора образцов грунта с поверхности Луны. Авторы и права: НАСА

Возможная ледяная вода в затененных кратерах

Возможная замерзшая вода в затененных кратерах (1994, 1998)

Миссия НАСА «Клементина», запущенная в 1994 году, облетела Луну в течение двух месяцев и собирала информацию о ее минералах. Данные Clementine показали, что в постоянно затененной области Луны есть лед. Миссия Lunar Prospector сосредоточилась на постоянно затененных кратерах, чтобы глубже изучить открытие и в 1998 обнаружили, что самые большие концентрации водорода существуют в областях лунной поверхности, которые никогда не подвергаются воздействию солнечного света. Результаты показали водяной лед на лунных полюсах. Тем не менее, изображения были низкого разрешения, поэтому нельзя было сделать однозначных выводов.

Мозаичное изображение южного полюса Луны, полученное космическим кораблем НАСА «Клементина». Авторы и права: NASA/JPL/USGS

Повторное посещение образцов Аполлона

Повторное посещение образцов Аполлона (2008)

Астронавт Аполлона-17 Юджин Сернан готовится к сбору образцов. Кредит: НАСА

г. Используя основные технологические достижения со времен «Аполлона», исследователи из Университета Брауна повторно посетили образцы «Аполлона». Они обнаружили водород внутри крошечных шариков вулканического стекла. Поскольку сегодня на Луне не извергаются вулканы, открытие представило доказательства того, что вода существовала на Луне, когда вулканы извергались в древнем прошлом Луны. Кроме того, сохранившийся водород дал ключ к разгадке происхождения лунной воды: если она образовалась в результате извержения вулканов, она должна была появиться изнутри Луны. Открытие показало, что вода была частью Луны с момента ее раннего существования и, возможно, с момента ее образования.

Стеклянные бусины, образовавшиеся в результате древних извержений вулканов на Луне и собранные астронавтами Аполлона. Авторы и права: НАСА

Signs of Hydration

Signs of Hydration (2009)

Chandrayaan, Cassini, Deep Impact

Группа космических аппаратов позволила совершить захватывающие открытия в 2009 году. Ни один из них не был предназначен для поиска воды на Луне, однако Chandrayaan- 1 и миссии NASA Cassini и Deep Impact обнаружили признаки гидратированных минералов в виде молекул кислорода и водорода в освещенных солнцем областях Луны. Исследователи не могли определить, наблюдали ли они гидратацию за счет гидроксила (ОН) или воды (H ₂ О). Они также обсуждали, зависит ли количество гидратации от времени суток.

Художественное изображение космического корабля НАСА «Кассини». Авторы и права: NASA/JPL-Caltech

Наблюдения за лунным мусором

Наблюдения за лунным мусором раскрывают больше (2009 – 2019)

Художественная визуализация спутника LCROSS. Авторы и права: НАСА/Лаборатория реактивного движения

Спутник для наблюдения и зондирования лунных кратеров (LCROSS) и лунный разведывательный орбитальный аппарат (LRO) запущены вместе в 2009 г.. Позже в том же году LCROSS намеренно выпустил снаряд в воронку, которая, как считается, содержала водяной лед, и пролетел через обломки от удара снаряда. Четыре минуты спустя сам LCROSS намеренно столкнулся с Луной, пока LRO наблюдал. Комбинированные наблюдения показали наличие в выброшенном материале зерен водяного льда. Выводы LRO и LCROSS добавили к растущему количеству свидетельств того, что вода существует на Луне в виде льда в постоянно затененных областях. LRO продолжает вращаться вокруг Луны и предоставляет данные, используемые для описания и картирования лунных ресурсов, включая водород.

Области южного полюса Луны с возможными отложениями водяного льда показаны синим цветом. Карта основана на данных, полученных Лунным разведывательным орбитальным аппаратом НАСА. Авторы и права: НАСА

Подтверждение наличия лунной воды – Затененные регионы (2018)

Подтверждение наличия лунной воды и затененных областей

Данные лунного минералогического картографа (M3), установленного на борту ISRO Chandrayaan-1, предоставили ученым первую карту минералов, составляющих лунную поверхность, с высоким разрешением. Прибор NASA был запущен на борту индийской миссии Chandrayaan-1 в 2009 году.. Анализ полного набора данных с M3, объявленного в 2018 году, выявил несколько подтвержденных местонахождений водяного льда в постоянно затененных областях Луны.

Составное изображение с использованием данных Moon Mineralogy Mapper НАСА. Синим цветом показаны области подтвержденного водяного льда на лунной поверхности. Кредит: ISRO/NASA/JPL-Caltech/Brown University/USGS

Подтверждение лунной воды — освещенной солнцем поверхности

Подтверждение лунной воды — освещенной солнцем поверхности (2020 г.)

В 2020 году НАСА объявило об открытии воды на освещенной солнцем поверхности Луны. Данные Стратегической обсерватории инфракрасной астрономии (SOFIA) показали, что в кратере Клавиус вода существует в концентрациях, примерно эквивалентных бутылке воды на 12 унций в кубическом метре почвы на поверхности Луны. Открытие показало, что вода может распределяться по лунной поверхности даже на освещенных солнцем участках, а не ограничиваться холодными и темными областями.

Иллюстрация H ₂ молекул O на лунной поверхности. SOFIA НАСА подтвердила наличие воды на освещенной солнцем поверхности Луны в 2020 году. Авторы и права: НАСА

Что еще предстоит открыть

Исследователи подтвердили, что вода существует как на освещенной солнцем, так и на затененной поверхности Луны, однако остается много вопросов. Лунные ученые продолжают исследовать происхождение воды и ее поведение. Есть свидетельства того, что вода на Луне образуется в результате столкновений древних и нынешних комет, ледяных микрометеоритов, сталкивающихся с лунной поверхностью, и взаимодействия лунной пыли с солнечным ветром. Однако необходимы дополнительные исследования, чтобы понять всю историю, настоящее и будущее воды на Луне.

Сценарист: Эллисон Гаспарини с Молли Вассер

Научные консультанты: Кейси Хоннибалл, Тим Ливенгуд

Глубокое исследование

Вода, выпущенная с Луны (видео)
В 2019 году ученые обнаружили, что во время метеоритных дождей с Луны выделяется вода.
Как ингредиенты для воды могут быть сделаны на поверхности Луны
Вода на Луне могла появиться из неожиданного источника — нашего Солнца.
SOFIA обнаружила воду на освещенной солнцем поверхности Луны
В 2020 году ученые НАСА подтвердили наличие H ₂ O на Луне.

Вода на Луне | Внутри и снаружи — Луна: NASA Science

Введение

Что такое большое, покрытое водой, но в 100 раз более сухое, чем пустыня Сахара? Это не загадка, это Луна! На протяжении веков астрономы спорили, существует ли вода на ближайшем соседе Земли. В 2020 году данные миссии НАСА SOFIA подтвердили, что вода существует в освещенной солнцем области лунной поверхности в виде молекул H 9.0007 2 O, встроенный в зерна лунной пыли или, возможно, прилипший к их поверхности. Вот краткая история открытий, приведших к подтверждению наличия воды на Луне.

Мария на Луне