Космический лёд. Чем отличается лунная вода от земной и можно ли её пить

29 октября 2020, 12:00
3904

© Giphy

Выяснилось, что запасы важнейшего для нашей планеты вещества сохранились на пустынной и беззащитной поверхности Луны даже там, где ярко светит Солнце. И это прекрасная новость для тех, кто будет работать на постоянных лунных станциях.

Лунный грунт, доставленный на Землю советским межпланетным аппаратом "Луна-16" в 1970 году. Фото © ТАСС / А. Вольгемут, Ю. Устинов, В. Шеффер

Лунный грунт, доставленный на Землю советским межпланетным аппаратом "Луна-16" в 1970 году. Фото © ТАСС / А. Вольгемут, Ю. Устинов, В. Шеффер

Это лунный грунт. Его доставил на Землю советский аппарат "Луна-16". Межпланетная станция, оснащённая буровым станком, мягко приземлилась в море Изобилия, набрала 101 грамм почвы и улетела с ценным грузом домой на собственной ракете. Посадочная ступень, конечно, осталась на Луне.

Это было в 1970 году — через год после того, как на Луне побывал экипаж "Аполлона-11". Американцы тогда привезли целых 22 килограмма. И со следующих миссий тоже привозили, набралось в общей сложности около 380 килограммов. Но достоверно заявить, что в этом грунте есть вода, американским учёным не удавалось: не очень герметично он был упакован, были подозрения, что вода проникала из нашей же атмосферы.

Меж тем Советский Союз в 1976 году повторил свою успешную миссию. "Луна-24" доставила 170 граммов грунта в идеально закрытой капсуле. И спустя два года кропотливых исследований было официально объявлено, что в этих 170 граммах примерно 0,1% воды.

Макет советской межпланетной станции "Луна-24", с помощью которой на Луне впервые нашли следы воды. Фото © Twitter / roscosmos

Макет советской межпланетной станции "Луна-24", с помощью которой на Луне впервые нашли следы воды. Фото © Twitter / roscosmos

Это был прощальный подарок советской космонавтики. После этого почти 40 лет на Луну ничто созданное человеком не садилось. Лишь через 18 лет американский зонд "Клементина" подтвердил, что советские планетологи были правы. Он проводил радиолокацию лунной поверхности: посылал на неё сигналы, они отражались и принимались антеннами. И оказалось, что в районе бассейна Эйткена — это у Южного полюса — отражённый сигнал по мощности именно такой, какой бывает от воды. Точнее, ото льда. В 98-м году "Лунный геолог" (Lunar Prospector) с помощью своего спектрометра определил, что на поверхности примерно 1% воды, то есть, по тогдашним оценкам, 300 миллионов тонн.

Можно сказать, в одном кубическом метре лунного реголита порядка одного ведра воды. Чувствительность приборов позволяет проанализировать состав лунной поверхности на глубине до одного метра. Теперь нужно выяснить, есть ли вода на большей глубине, нужно лететь и бурить

Игорь Митрофанов

Заведующий отделом ядерной планетологии Института космических исследований РАН

В NASA, кстати, пытались проверить наличие воды на Луне путём интересного эксперимента: после выполнения всех задач Lunar Prospector решили посадить на поверхность. Или, может быть, скорее позволить ему упасть в заранее назначенной точке. Учёные надеялись, что от падения поднимется шлейф и измерительные приборы засекут в этом шлейфе ледяные кристаллики. Засечь должны были "Хаббл" и две обсерватории на Земле. Но только ничего не получилось: Lunar Prospector эффектно упал куда надо, а никакой пыли не поднялось. Хотя даже небольшое лунотрясение было. Обидно.

Попытку повторили через десяток лет — в 2009 году. И на этот раз всё-таки получили то, что хотели: одна из ступеней ракеты — носителя зонда Lunar Crater Observation and Sensing Satellite (LCROSS) упала в кратер Кабеус (опять-таки в лунной "Антарктиде") и нарушила его вечный покой. Вверх поднялись пыль и пар. Самый настоящий, водяной.

Облако пыли и водяного пара, поднявшееся в результате падения ступени ракеты-носителя в лунный кратер Кабеус. Фото © NASA

Облако пыли и водяного пара, поднявшееся в результате падения ступени ракеты-носителя в лунный кратер Кабеус. Фото © NASA

Чуть позже залежи замёрзшей воды нашлись и на лунном севере — в четырёх десятках кратеров диаметром от двух до пятнадцати километров. Как сообщили в NASA, совокупный объём водяных запасов в них — в районе 600 миллионов тонн.

В основном этот лёд космического происхождения. Это результат столкновения комет с Луной. Известно, что комета — это по большей части гигантская глыба льда. При ударах комет вода сначала распространяется по поверхности в виде водяного пара, возникает временная атмосфера, а затем она оседает слоем космического инея, а при повторных ударах уходит вглубь поверхности

Игорь Митрофанов

Заведующий отделом ядерной планетологии Института космических исследований РАН

А это опять юг. Наверное, самый льдистый лунный кратер. Находится практически на самом полюсе. Вода составляет около 22% его поверхности. Она есть и на дне (на четырёхкилометровой глубине), и на склонах. Там, внизу, всегда темно и очень холодно — минус 150 по Цельсию и ниже. Как подчёркивают планетологи, это идеальные условия для сохранения льда.

Богатый водяным льдом кратер Шеклтон рядом с Южным полюсом Луны. Фото © NASA

Богатый водяным льдом кратер Шеклтон рядом с Южным полюсом Луны. Фото © NASA

Вот результат работы сканера Moon Mineralogy Mapper ("Картограф лунной минералогии"), установленного на индийском аппарате "Чандраян-1". Голубые точки — это лёд.

Распределение поверхностного льда на Южном (слева) и Северном (справа) полюсе Луны. Фото © NASA

Распределение поверхностного льда на Южном (слева) и Северном (справа) полюсе Луны. Фото © NASA

А теперь к этому списку открытий прибавилось ещё одно. Впервые воду нашли на видимой стороне Луны. А именно в кратере Клавий, это снова на юге. При наличии достаточно острого зрения его можно даже рассмотреть невооружённым глазом. Это один из древнейших и крупнейших лунных кратеров. Ему без малого четыре миллиарда лет. Значит, то, что оставило этот 230-километровый след, упало почти четыре миллиарда лет назад, то есть на заре формирования Солнечной системы. Стратосферная обсерватория SOFIA, установленная на борту самолёта Boeing 747SP, зафиксировала в Клавии признаки воды своей инфракрасной камерой: запечатлела свет соответствующей длины волны. То есть там тоже сверкает лёд. Измерения показывают, что внутри кратера концентрация воды примерно 355 миллилитров на кубометр грунта. Это раз в сто меньше, чем в пустыне Сахаре. И тем не менее чудо!

Лунный кратер Клавий. Фото © Flickr / Szabolcs Nagy

Лунный кратер Клавий. Фото © Flickr / Szabolcs Nagy

Обнаружение водяного льда на поверхности Луны, освещаемой Солнцем, — это важный результат, потому что это облегчает доступ к водяным ресурсам, проще будет использовать эту воду, если она есть на освещённой поверхности

Игорь Митрофанов

Заведующий отделом ядерной планетологии Института космических исследований РАН

Спустя почти полвека наша страна наконец возвращается к полноценным исследованиям Луны. "Луна-25" просто обязана полететь в 2021 году: это будет поздравление создателям исторической "Луны-24" с 45-летием миссии. Правда, грунт новая станция не соберёт, но исследует ландшафт у Южного полюса: именно там решили строить российскую лунную базу. К воде поближе.

Я практически уверен, что мы возвращаемся на Луну навсегда. Люди будут не просто высаживаться на поверхности, как во времена лунной гонки в середине прошлого века, а посещать её регулярно, она будет чем-то вроде Антарктиды

Игорь Митрофанов

Заведующий отделом ядерной планетологии Института космических исследований РАН

Согласно утверждённому плану, в 2029 году космический корабль "Орёл" доставит космонавтов на окололунную орбиту, а в 2030-м российский экипаж высадится на Луне на две недели. Ещё через четыре года на спутник доставят первый модуль будущей базы — и начнётся её строительство. В основном на Луне будут работать роботы, пояснил Игорь Митрофанов, а люди будут наведываться по мере необходимости.

Можно будет работать в земном институте и управлять процессом удалённо, как мы сейчас удалённо вынуждены работать. Но не всё можно поручить автоматам. Есть такие ситуации, когда требуется человеческая интуиция, человеческая догадка, и в этих случаях человек необходим. И в этих случаях будет, как мы говорим, интеграция и пилотируемой космонавтики, и автоматов для того, чтобы проводить эксперименты, которые нам понадобятся

Игорь Митрофанов

Заведующий отделом ядерной планетологии Института космических исследований РАН

Одна из главных задач, по мнению учёного, — разработать надёжную защиту от космической радиации. Вот для этого человек на Луне точно будет нужен.

Если мы когда-то в перспективе собираемся лететь на Марс — а мы собираемся лететь на Марс, — то мы обязаны разработать системы защиты от радиации при продолжительном пребывании вне земного магнитного поля в условиях слабой гравитации. Очень может быть, что специалисты просто потребуют проведения таких экспериментов, когда люди там будут находиться продолжительное время

Игорь Митрофанов

Заведующий отделом ядерной планетологии Института космических исследований РАН

Запасов воды на Луне хватит на все нужды, заверил доктор физико-математических наук: и на жизнедеятельность космонавтов и астронавтов, и на водородное топливо для будущих энергоустановок. Другой вопрос, подходит ли эта вода нам, землянам.

В кометной воде могут быть межзвёздные примеси, сложные молекулы. Ясно, что никто не стал бы рекомендовать космонавтам сразу же эту воду пить, но её легко очистить

Игорь Митрофанов

Заведующий отделом ядерной планетологии Института космических исследований РАН

Лунные ледники хранят множество тайн, считает учёный. Некоторые из них могут оказаться ровесниками самой Луны, а значит, "помнят", что было в самом начале. Может быть, даже то, как всё-таки возникла жизнь на Земле.

Комментариев: 0

avatar
Для комментирования авторизуйтесь!
Layer 1