Команда ученых из Калифорнийского университета в Сан-Диего помогла раскрыть происхождение воды на Луне, приняв участие в миссии NASA Artemis, направленной на исследование и колонизацию спутника Земли. Изучив лунные породы, исследователи выяснили, что большая часть воды на Луне либо местного происхождения, либо была привнесена через столкновения с кометами. Это открытие опровергло гипотезу о значительном вкладе солнечных ветров в формирование лунных запасов воды.
Когда человечество обращает свой взгляд на будущее за пределами Земли, одной из самых серьезных задач становится обеспечение ресурсов для выживания — таких как кислород, еда и вода — на Луне, Марсе и других планетах. Ученые давно знают, что на Луне присутствует вода, но ключевым моментом является точное определение её источников. Является ли она скрытой в кратерах, заключенной в постоянно затененных областях, или сосредоточена вблизи полюсов Луны? Ответ на этот вопрос критически важен для создания устойчивых условий для жизни и длительного пребывания человека на Луне.
Целью исследователей из Калифорнийского университета является помощь в направлении будущих космических миссий, включая программу NASA Artemis, задачей которой является не только изучение Луны, но и создание на её поверхности обитаемой среды. Их работа, опубликованная в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), содержит информацию о возможных источниках воды на Луне, что может стать важным шагом к освоению спутника Земли.
Участниками исследования являются ученые Марк и Максвелл Тименс. Марк Тименс — заслуженный профессор химии и биохимии, а его сын Максвелл Тименс работает научным сотрудником Врийского университета в Брюсселе. Их работа приближает человечество к более глубокому пониманию источников воды на Луне, что является важнейшим шагом для её освоения в долгосрочной перспективе.
В 1967 году нобелевский лауреат Гарольд Урей и его коллега Джеймс Арнольд, преподаватели химического факультета Калифорнийского университета, первыми изучали лунные образцы, полученные в ходе миссии «Аполлон-11». Урей был одним из первых ученых, предположивших наличие воды на Луне, особенно в области её полюсов, которые всегда находятся в тени. Сегодня ученые считают, что вода на Луне появилась из одного из трех источников:
- Природные процессы на самой Луне.
- Влияние солнечных ветров, когда водород с Солнца взаимодействует с кислородом на Луне и, возможно, на Марсе, образуя воду.
- Осаждение воды в виде льда после столкновения Луны с кометами.
Понимание происхождения воды на Луне важно для создания будущих баз и жилых комплексов. Чтобы узнать о её происхождении, ученые из Калифорнийского университета исследовали лунные породы, собранные в ходе миссии «Аполлон-9» в 1969 году. Процесс извлечения воды из камня включает в себя метод, называемый «термическим высвобождением», при котором образцы нагреваются до различных температур, чтобы освободить молекулы воды. При температуре 50°C высвобождаются молекулы воды, слабо прикрепленные к породе, а при температуре 1000°C — более глубоко связанные молекулы.
После этого молекулы воды в виде газа собираются и очищаются, что позволяет ученым анализировать состав кислорода в разных изотопах. Измерения этих изотопов дают информацию о происхождении воды, позволяя отличить водные молекулы, образованные на Луне, от тех, что были занесены кометами или солнечными ветрами.
Результаты исследования показали, что большая часть воды на Луне, вероятно, образовалась из самой Луны или была доставлена ледяными кометами. Вопреки распространенному мнению, солнечные ветры не играют ключевой роли в образовании лунной воды. Как отметил Максвелл Тименс, «самое интересное в этом исследовании — то, что оно подтверждает здоровые гипотезы о лунной воде: большая её часть уже была на Луне с самого начала, а ещё больше было добавлено после столкновений с ледяными кометами».
Хотя исследование сосредоточено на Луне, ученые также провели измерения для Марса. Если программа NASA Artemis окажется успешной и позволит людям поселиться на Луне, это станет хорошим предзнаменованием для дальнейших миссий по освоению Марса.
По словам Марка Тименса, «настоящая цель программы Artemis — это Марс. Наше исследование показывает, что вода на Марсе, вероятно, присутствует в тех же или даже большем количестве, чем на Луне». Обнаружение воды на Луне — это лишь первый шаг, но для извлечения её в нужных количествах, чтобы поддерживать жизнь, необходимы дальнейшие технологические достижения.
На Марсе исследовательский аппарат Curiosity с 2012 года проводит исследования и недавно нашел доказательства существования древних водоемов на его поверхности. Это открытие подтверждает, что вода когда-то существовала на Марсе, открывая новые горизонты для будущих миссий по колонизации.