Вода на Луне могла образоваться из-за магнитосферы Земли

До эры Аполлона Луна считалась сухой, как пустыня, из-за экстремальных температур и суровости космической среды. С тех пор многие исследования обнаружили лунную воду: лед в затененных полярных кратерах, воду, связанную в вулканических породах, и неожиданные ржавые отложения железа в лунной почве. Несмотря на эти выводы, до сих пор нет достоверных подтверждений масштабов или происхождения поверхностных вод Луны.

Преобладающая теория состоит в том, что положительно заряженные ионы водорода, движущиеся с солнечным ветром, бомбардируют поверхность Луны и спонтанно реагируют с образованием воды (в виде гидроксила (OH - ) и молекулярной (H2O)). Однако новое международное исследование, опубликованное в Astrophysical Journal Letters, предполагает, что солнечный ветер, возможно, не единственный источник образующих воду ионов. Исследователи показывают, что частицы с Земли могут засеять Луну водой, а это означает, что другие планеты также могут вносить воду на свои спутники.

Вода гораздо более распространена в космосе, чем первоначально предполагали астрономы, от поверхности Марса до спутников Юпитера и колец Сатурна, комет, астероидов и Плутона; его даже обнаружили в облаках далеко за пределами нашей Солнечной системы. Ранее предполагалось, что вода была включена в эти объекты во время формирования Солнечной системы, но появляется все больше свидетельств того, что вода в космосе гораздо более динамична. Хотя солнечный ветер является вероятным источником воды на поверхности Луны, компьютерные модели предсказывают, что до половины ее должно испариться и исчезнуть в высокоширотных регионах в течение примерно трех дней полнолуния, когда она проходит в магнитосфере Земли.

Удивительно, но последний анализ карт поверхности гидроксила / водной поверхности спутником Chandrayaan-1 Moon Mineralogy Mapper показал, что поверхностная вода Луны не исчезает в течение этого периода экранирования магнитосферы. Считалось, что магнитное поле Земли блокирует попадание солнечного ветра на Луну, поэтому вода не может восстанавливаться быстрее, чем она теряется, но исследователи обнаружили, что это не так.

Сравнивая временные ряды карт водной поверхности до, во время и после прохождения магнитосферы, исследователи утверждают, что лунная вода может пополняться потоками магнитосферных ионов, также известными как "земной ветер". Присутствие этих ионов земного происхождения около Луны было подтверждено спутником Кагуя, а спутниковые наблюдения THEMIS-ARTEMIS использовались для определения отличительных черт ионов в солнечном ветре по сравнению с ионами в магнитосфере земного ветра.

Предыдущие спутниковые наблюдения Кагуя во время полнолуния обнаружили высокие концентрации изотопов кислорода, которые просочились из озонового слоя Земли и внедрились в лунную почву, а также обилие ионов водорода в обширной протяженной атмосфере нашей планеты, известной как экзосфера. Эти комбинированные потоки частиц магнитосферы принципиально отличаются от потоков солнечного ветра. Таким образом, последнее обнаружение поверхностной воды в этом исследовании опровергает гипотезу экранирования и вместо этого предполагает, что сама магнитосфера создает "водный мост", который может пополнять Луну.

В исследовании была задействована многопрофильная группа экспертов из космохимии, космической физики и планетной геологии для контекстуализации данных. Предыдущие интерпретации поверхностных вод не учитывали влияние ионов Земли и не исследовали, как поверхностные воды меняются с течением времени. Единственные карты поверхности и данные о частицах, доступные во время полнолуния в магнитосфере, были зимой и летом 2009 г., и на анализ и интерпретацию результатов ушло несколько лет. Анализ был особенно трудным из-за немногочисленных наблюдений, которые требовались для сравнения одних и тех же условий лунной поверхности во времени и для контроля температуры и состава поверхности.

В свете этих открытий будущие исследования солнечного ветра и планетарных ветров могут раскрыть больше об эволюции воды в нашей Солнечной системе и потенциальных эффектах солнечной и магнитосферной активности на другие луны и планетные тела. Для расширения этого исследования потребуются новые спутники, оснащенные комплексными спектрометрами для картирования гидроксильных групп и воды, а также датчиками частиц на орбите и на поверхности Луны, чтобы полностью подтвердить этот механизм. Эти инструменты могут помочь спрогнозировать лучшие регионы для будущих исследований, добычи полезных ископаемых и возможного поселения на Луне. На практике это исследование может повлиять на план предстоящих космических миссий, чтобы лучше защитить людей и спутники от радиационных опасностей, связанных с частицами, а также улучшить компьютерные модели и лабораторные эксперименты с водой. образование в космосе.