Вода на луне новейшие данные: НАСА обнаружило воду на Луне. Почему это важно для будущих экспедиций?

НАСА обнаружило воду на Луне. Почему это важно для будущих экспедиций?

• Виктория Гилл
• Научный корреспондент Би-би-си

26 октября 2020

Подпишитесь на нашу рассылку ”Контекст”: она поможет вам разобраться в событиях.

Автор фото, NASA

Подпись к фото,

НАСА хочет построить на Луне постоянные базы

Несколько дней назад НАСА заинтриговало научную общественность, сообщив, что вскоре будет объявлено об очень интересном открытии, связанном с Луной. И вот космическое агентство представило убедительные доказательства наличия воды на спутнике Земли.

Это «не оставляющее сомнений доказательство наличия воды» даст дополнительный толчок для развития программы НАСА по созданию лунной базы. Ожидается, что экспедиция сможет функционировать на Луне, используя ее природные ресурсы.

Выводы исследователей изложены в двух статьях, опубликованных в журнале Nature Astronomy.

При этом, если раньше воду находили в постоянно затемненной части лунных кратеров, то теперь ее выявили в местах, освещаемых солнцем.

Хотя признаки наличия воды на Луне фиксировались и раньше, нынешние открытия дают повод предположить, что ее больше, чем ранее считали ученые. «Благодаря этому у нас появилось больше потенциальных источников добычи воды на Луне. Место размещения лунной базы во многом будет зависеть от того, где находится вода», — рассказала Би-би-си планетолог из Открытого университета Ханна Сарджент.

НАСА объявила, что отправит женщину и мужчину на поверхность Луны в 2024 году, чтобы подготовиться к следующему «гигантскому скачку» — высадке людей на Марс уже в 2030-х годах.

По словам Сарджент, это подразумевает, что освоение космоса должно стать более самодостаточным. «Частично это подразумевает использование местных ресурсов, особенно воды», — добавила Сарджент.

Автор фото, Victoria Gill

Подпись к фото,

Наличие воды может стать одним из решающих факторов при выборе места для лунной базы

Как ученые нашли воду на Луне?

Первое открытие было сделано с помощью инфракрасного телескопа «София». Обсерватория находится на борту самолета Boeing 747 и проводит наблюдения за звездным небом из стратосферы, благодаря чему ученым не мешает пар, находящийся в атмосфере.

Направляя инфракрасное излучение на лунную поверхность, ученые могут выяснить, что конкретно его отражает. Разные тела излучают разную энергию в инфракрасном спектре. В данном случае исследователи определили излучение, которое совпадает с излучением молекул воды.

• Назад на Луну. НАСА определило, кто разработает модули для лунной миссии
• Ракета для Луны: во сколько обойдется России носитель сверхтяжелого класса
• Кому принадлежит Луна и ее полезные ископаемые?

Ученые предполагают, что молекулы воды могут находиться в пузырях лунного стекла или между песчинками на поверхности, которые защищают их в суровых условиях.

В другом исследовании ученые занимались поиском постоянно затемненных областей, которые называют ловушками холода. Потенциально вода в них может находиться постоянно. Ученые выяснили, что подобные холодные ловушки есть у обоих полюсов спутника, и пришли к выводу, что на площади примерно 40 тыс. кв. км лунной поверхности может быть вода.

Автор фото, Lockheed Martin

Подпись к фото,

Астронавты отправятся к Луне на космическом корабле «Орион»

Насколько важно это открытие?

Пропустить Подкаст и продолжить чтение.

Подкаст

Что это было?

Мы быстро, просто и понятно объясняем, что случилось, почему это важно и что будет дальше.

эпизоды

Конец истории Подкаст

По словам Сарджент, это открытие расширяет список мест, на которых можно было бы построить базу.

В ближайшие годы запланировано несколько миссий, которые отправятся к Луне для изучения ее околополюсных областей. В долгосрочной перспективе планируется строительство постоянных обитаемых баз на поверхности спутника.

«Это может повлиять [на принятие решений]. У нас есть время, чтобы провести необходимые исследования. Но этого времени не так много, потому что мы уже прорабатываем идеи по строительству лунной базы и решаем, где она будет находиться. Мы все равно собирались лететь на Луну. Но теперь у нас есть больше вариантов, и теперь туда хочется отправиться еще больше», — добавила Сарджент.

По словам экспертов, добыча воды изо льда может существенно помочь будущим колонистам.

Будет гораздо дешевле изготавливать ракетное топливо на Луне, а не доставлять его с Земли. Поэтому в будущем для возвращения на Землю или для полета к другим космическим объектам люди смогут получать из воды водород и кислород, которые обычно применяются для заправки космических аппаратов.

Получение топлива на Луне поможет снизить стоимость космических путешествий и позволит сделать лунную базу более доступной.

На Луне нашли новые запасы водного льда. Их площадь сопоставима с Московской областью — Наука

ТАСС, 26 октября. Обсерватория SOFIA обнаружила в небольших темных кратерах на Луне множество скоплений воды. Их общая площадь составляет около 40 тыс. км², что эквивалентно размерам Московской области или, например, небольшого европейского государства. Результаты исследования опубликовал научный журнал Nature Astronomy.

«Представьте себе, что вы стоите в окрестностях полюса Луны. Вы увидите множество темных областей, куда свет Солнца никогда не попадает. Если мы правы, то вода на Луне встречается гораздо чаще, чем мы предполагали. Ее хватит для решения всех задач, с которыми может столкнуться NASA, в том числе для производства топлива и обеспечения жизни будущих колонистов», – рассказал один из авторов исследования, доцент Колорадского университета в Боулдере (США) Пол Хайн.

Долгое время астрономы считали, что условия на Луне мешают воде накапливаться в ее недрах и на поверхности. В частности, они думали, что вода не может существовать на спутнике в виде жидкости или пара из-за того, что у Луне нет атмосферы, а гравитация относительно слаба. Лед, в свою очередь, скорее всего испаряется в космос под действием Солнца.

Эти теории оказались ошибочными. Десять лет назад индийский аппарат «Чандраян-1», а затем и российский прибор LEND на борту американского зонда LRO обнаружили на южном и северном полюсах Луны большие запасы льда и «инея». Сейчас ученые пытаются понять, откуда взялась эта вода, а инженеры NASA, Роскосмоса и других космических агентств думают, как можно оценить эти запасы влаги и использовать ее при колонизации Луны.

В ходе нового исследования Хайн и его коллеги выяснили, что ученые сильно недооценивают запасы лунной воды. Они изучали самые темные области Луны с помощью 2,5-метрового телескопа SOFIA, который установлен на борту специализированной версии «Боинга-747».

С помощью этого инструмента ученые наблюдали за тепловым излучением Луны, в том числе за потенциальными парами воды, которые возникают у ее поверхности из-за того, что свет Солнца падает на лунный лед. Подобным образом ученые астрономы пытались отличить залежи «настоящей» воды от отложений гидратированных минералов, в которых H₂O содержится в связанном состоянии.

К большому удивлению астрономов оказалось, что подобную форму излучения вырабатывали не только глубинные приполярные кратеры, где расположены запасы воды, открытые LRO и «Чандраяном-1», но и множество других затененных уголков Луны в умеренных широтах. Их площадь была значительно меньше, а расположены они были не на столь большой глубине, как уже известные скопления льда.

Узнав об этом, ученые попытались подсчитать площадь и объем этих запасов, опираясь на силу теплового излучения, которое вырабатывают молекулы воды. Если верить расчетам Хайна и его коллег, ранее ученые недооценивали размеры лунных запасов льда примерно в два раза. По новым подсчетам их совокупная площадь составляет примерно 40 тыс. км², что эквивалентно по площади Московской области или небольшому европейскому государству.

Ученые пока не могут точно сказать, как именно образовались эти залежи.  Хайн и его коллеги предполагают, что эта вода попала на Луну не на кометах или астероидах, а возникла из местных пород при их нагреве и расплавлении во время образования кратеров. С другой стороны, как точные объемы этих залежей льда, как и их толщину планетологи пока не могут измерить.

Ученые надеются, что получат ответ на этот вопрос уже в 2022 году, с помощью миссии L-CIRiS, которую NASA планирует запустить к спутнику Земли. По планам, она совершит посадку на Луне и получит детальные панорамные фотографии подобных темных областей и кратеров с помощью тепловой камеры, которая может улавливать сигналы, порождаемые молекулами воды.

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

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.

Вам также может понравиться

Данные подтверждают роль воды в формировании Луны — ScienceDaily

Используя данные, собранные более двух десятилетий назад, ученые из Лаборатории прикладной физики Джона Хопкинса (APL) в Лореле, штат Мэриленд, составили первую полную карту содержания водорода на поверхности Луны. поверхность. На карте идентифицированы два типа лунных материалов, содержащих усиленный водород, и подтверждаются предыдущие представления о лунном водороде и воде, в том числе выводы о том, что вода, вероятно, сыграла роль в первоначальном формировании и затвердевании магматического океана на Луне.

Дэвид Лоуренс, Патрик Пепловски и Джек Уилсон из APL вместе с Риком Элфиком из Исследовательского центра Эймса НАСА использовали данные об орбитальных нейтронах миссии Lunar Prospector для построения своей карты. Зонд, который был развернут НАСА в 1998 году, вращался вокруг Луны в течение полутора лет и отправил первые прямые доказательства повышенного содержания водорода на лунных полюсах, прежде чем столкнуться с лунной поверхностью.

Когда звезда взрывается, она испускает космические лучи или высокоэнергетические протоны и нейтроны, которые движутся в пространстве почти со скоростью света. Когда эти космические лучи вступают в контакт с поверхностью планеты или луны, они разбивают атомы, находящиеся на этих телах, отправляя в полет протоны и нейтроны. Ученые могут идентифицировать элемент и определить, где и в каком количестве он существует, изучая движение этих протонов и нейтронов.

«Представьте, что вы играете в бильярд, и биток представляет нейтроны, а бильярдные шары — водород», — объяснил Лоуренс. «Когда вы ударяете битком по бильярдному шару, биток перестает двигаться, а бильярдный шар приходит в движение, потому что оба объекта имеют одинаковую массу. Точно так же, когда нейтрон вступает в контакт с водородом, он умирает и перестает двигаться. , и водород приходит в движение. Поэтому, когда мы видим меньшее количество движущихся нейтронов, это указывает на то, что водород присутствует».

Команда откалибровала данные для количественного определения количества водорода по соответствующему уменьшению количества нейтронов, измеренному нейтронным спектрометром, одним из пяти инструментов, установленных на Лунном разведчике для составления гравитационных и композиционных карт Луны. Результаты были опубликованы в Журнале геофизических исследований .

«Мы смогли объединить данные образцов лунного грунта из миссий «Аполлон» с тем, что мы измерили из космоса, и, наконец, впервые составили полную картину лунного водорода», — продолжил Лоуренс.

Карта группы подтверждает повышенное содержание водорода в двух типах лунных материалов. Первый, на плато Аристарх, является домом для крупнейшего пирокластического месторождения Луны. Эти отложения представляют собой фрагменты горных пород, извергнутых вулканами, что подтверждает предыдущие наблюдения о том, что водород и / или вода играли роль в лунных магматических событиях. Второй – породы типа KREEP. KREEP — это аббревиатура лунной лавовой породы, обозначающая калий (K), редкоземельные элементы (REE) и фосфор (P).

«Когда Луна первоначально сформировалась, общепризнано, что это были расплавленные обломки от огромного столкновения с Землей», — сказал Лоуренс. «По мере охлаждения из расплава образовывались минералы, и считается, что KREEP является последним типом материала, который кристаллизуется и затвердевает».

Лоуренс, входивший в первоначальную группу, изучавшую первоначальные данные миссии Lunar Prospector в 1998 году, сказал, что для продолжения существующих усилий по составлению полной карты ближайшего соседа Земли потребовалось время.

«На завершение анализа ушло несколько лет, — сказал Лоуренс.