Science Advances: южный лед Луны относительно молод

Фото из открытых источников
Вокруг южного полярного региона Луны находится бассейн Южный полюс-Эйткен, крупнейший ударный бассейн на лунной поверхности. В этом бассейне есть множество постоянно затененных областей (PSR), которые, как полагают, с течением времени задерживали водяной лед. Эти месторождения имеют решающее значение для будущих миссий, таких как программа «Артемида», которая приведет к созданию постоянной инфраструктуры. Этот водяной лед обеспечит экипажи постоянным источником воды для питья и орошения, а также средствами химического производства газообразного кислорода и ракетного топлива.
 
Ученые полагают, что эти PSR возникли, когда Луна начала удаляться от Земли примерно 2,5 миллиарда лет назад. Со временем эти регионы действовали как «поглотители холода» и задерживали водяной лед, существовавший в то время на поверхности Луны. Однако, согласно недавнему исследованию, проведенному Институтом планетарных наук (PSI), постоянно затененные области Луны возникли менее 2,2 миллиарда лет назад и захватили лед еще позже. Эти результаты могут существенно повлиять на будущие миссии с экипажем, поскольку они указывают на то, что водяной лед, обнаруженный в лунных кратерах, может иметь более недавнее происхождение.
 
Исследование провели старший научный сотрудник Норберт Шоргофер из Института планетарных наук и Ралука Руфу из Управления планетарных наук Юго-Западного исследовательского института (SwRI). Их статья была опубликована в журнале Science Advances. 
 
Когда Луна начала постепенно удаляться от Земли, она почувствовала приливные силы, вызванные гравитационным притяжением Земли и Солнца. На протяжении десятилетий ученые знали, что в какой-то момент на Луне произошла серьезная переориентация оси вращения, что привело к образованию PSR вокруг южного полюса Луны. До недавнего времени не было достаточно данных, чтобы точно определить, когда произошла эта переориентация. Всего год назад французская исследовательская группа разработала последовательную историю эволюции расстояния между Землей и Луной. 
 
«Когда я услышал об их результате, я сразу понял, что он имеет огромное значение для поиска водяного льда на Луне. Я бросил все, что делал, и начал прорабатывать детали с помощью моего соавтора Ралуки Руфу. Мы рассчитали ориентацию оси вращения Луны и степень PSR на основе недавних достижений в области временной эволюции расстояния Земля-Луна. Нам удалось количественно оценить, насколько молоды на самом деле лунные PSR. Средний возраст PSR составляет не более 1,8 миллиарда лет. На Луне нет древних резервуаров водяного льда», - сказал Шоргофер.
 
Чтобы внести ясность, Луна имеет долгую историю существования на своей поверхности водяного льда. Эта вода распространялась кометами и метеорами примерно от 4,1 до 3,8 миллиардов лет во время поздней тяжелой бомбардировки или возникла в результате вулканического выделения газа. Однако эти процессы начали затухать, когда 3,4 миллиарда лет назад начали появляться постоянно затененные области. Это означает, что большая часть воды, доставленной ударниками или выделившейся изнутри, не могла быть поймана в полярных регионах. Короче говоря, водяной лед, который мы наблюдаем сегодня, должен быть более молодым.
 
«Эти открытия меняют прогноз относительно того, где мы ожидаем найти водяной лед на Луне, и это кардинально меняет оценки количества водяного льда на Луне. Древних резервуаров водяного льда больше не ожидается», — заключил Шоргофер.
 
Это согласуется с тем, что спутник НАСА для наблюдения и зондирования лунных кратеров (LCROSS) наблюдал в 2009 году при исследовании водородных сигнатур, ранее наблюдавшихся вокруг полярных регионов. После того, как LCROSS развернул ударный элемент в кратере Кабеус, он обнаружил воду в поднятых обломках. Поскольку возраст PSR в кратере Кабеус составлял менее 1 миллиарда лет, вся вода, углекислый газ и другие летучие вещества, должно быть, собрались там совсем недавно. Это весьма обнадеживает, поскольку молодые PSR могут относительно быстро накапливать много льда, а это означает, что у более старых их должно быть еще больше.
 
Эти результаты могут также помочь раскрыть загадку того, почему в полярных регионах Меркурия значительно больше льда, чем на Луне. Предыдущие данные показали, что PSR на Меркурии намного старше и, возможно, начали улавливать воду гораздо раньше.