Земная атмосфера также может быть источником лунной воды

Ионы водорода и кислорода, выходящие из верхней атмосферы Земли и оседающие на Луне, могут быть одним из источников известной лунной воды и льда, согласно новому исследованию ученых Геофизического института Университета Аляски в Фэрбенксе.

Работа, проведенная под руководством доцента-исследователя Геофизического института UAF Гюнтера Клетечки, дополняет растущий объем исследований о воде на северном и южном полюсах Луны.

Поиск воды имеет ключевое значение для проекта НАСА "Артемида" - планируемого долгосрочного присутствия человека на Луне. НАСА планирует отправить людей на Луну в этом десятилетии.

Поскольку команда НАСА "Артемида" планирует построить базовый лагерь на южном полюсе Луны, ионы воды, которые возникли много лет назад на Земле, могут быть использованы в системе жизнеобеспечения астронавтов", - сказал Клетечка.

По оценкам нового исследования, в полярных регионах Луны может находиться более 3500 кубических километров поверхностной вечной мерзлоты или подповерхностной жидкой воды, образовавшейся из ионов, ушедших из атмосферы Земли.

Исследователи определили это общее количество на расчете по модели наименьшего объема - 1% земной атмосферы достигает Луны.

Обычно считается, что большая часть лунной воды была отложена астероидами и кометами, столкнувшимися с Луной. Большая часть была отложена в период, известный как поздняя тяжелая бомбардировка. Считается, что в этот период, примерно 3,5 миллиарда лет назад, когда возраст Солнечной системы составлял около 1 миллиарда лет, ранние внутренние планеты и Луна Земли подверглись необычайно сильному воздействию астероидов.

Ученые также предполагают, что источником является солнечный ветер. Солнечный ветер несет ионы кислорода и водорода, которые могли соединиться и попасть на Луну в виде молекул воды.

Теперь есть дополнительный способ объяснить, как вода накапливается на Луне.

Исследование было опубликовано 16 марта в журнале Scientific Reports в статье, автором которой является Клетечка в соавторстве с аспирантом Николасом Хассоном из Геофизического института и Центра исследований воды и окружающей среды UAF.

Клетечка и его коллеги предполагают, что ионы водорода и кислорода попадают на Луну, когда она проходит через хвост магнитосферы Земли, что происходит в течение пяти дней месячного путешествия Луны вокруг планеты. Магнитосфера - это каплевидный пузырь, созданный магнитным полем Земли, который защищает планету от большей части непрерывного потока заряженных солнечных частиц.

Недавние измерения, проведенные несколькими космическими агентствами - NASA, Европейским космическим агентством, Японским агентством аэрокосмических исследований и Индийской организацией космических исследований - показали, что во время прохождения Луны через эту часть магнитосферы присутствовало значительное количество ионов, образующих воду.

Эти ионы медленно накапливались со времен поздней тяжелой бомбардировки.

Присутствие Луны в хвосте магнитосферы временно влияет на некоторые линии магнитного поля Земли - те, которые сломаны и которые просто уходят в космос на многие тысячи километров. Не все линии поля Земли прикреплены к планете с обоих концов; некоторые имеют только одну точку крепления. Представьте себе каждую из них как нить, привязанную к столбу в ветреный день.

Присутствие Луны в магнитохвосте заставляет некоторые из этих разорванных линий поля вновь соединяться с их противоположными разорванными аналогами. Когда это происходит, ионы водорода и кислорода, покинувшие Землю, устремляются к этим вновь соединенным линиям поля и ускоряются обратно к Земле.

Авторы статьи предполагают, что многие из этих возвращающихся ионов попадают в пролетающую мимо Луну, которая не имеет собственной магнитосферы, чтобы отталкивать их.

"Это похоже на то, что Луна находится в душе - душ из ионов воды, возвращающихся на Землю, падает на поверхность Луны, - говорит Клетечка.

Затем ионы соединяются и образуют лунную вечную мерзлоту. Часть этих ионов в результате геологических и других процессов, таких как столкновения с астероидами, опускается под поверхность, где они могут превратиться в жидкую воду".

Исследовательская группа использовала гравитационные данные с орбитального аппарата НАСА Lunar Reconnaissance Orbiter для изучения полярных регионов, а также нескольких крупных лунных кратеров. Аномалии в подземных областях в ударных кратерах указывают на места трещиноватой породы, способной содержать жидкую воду или лед. Гравитационные измерения в этих подповерхностных местах указывают на присутствие льда или жидкой воды, говорится в научной статье.

Последнее исследование основывается на работе, опубликованной в декабре 2020 года четырьмя авторами новой статьи, включая Клетечку.

Источник: vk.com