Учёные нашли способ искать воду на Луне с помощью сейсмических волн

Как сообщается в исследовании, опубликованном международной группой геологов из Университета Мэриленда, Национальной лаборатории имени Лоуренса в Беркли и Гавайского университета, подповерхностные запасы водяного льда на Луне можно обнаруживать с помощью сейсмических волн. Это открытие появилось в преддверии высадки астронавтов NASA на южный полюс Луны в 2028 году, пишет Science Advances.

Именно в постоянно затенённых кратерах южного полюса Луны, где температура остаётся чрезвычайно низкой на протяжении миллиардов лет, предположительно находятся крупнейшие залежи водяного льда. Этот ресурс считается одним из самых ценных для будущих долговременных экспедиций: после плавления и очистки лёд может стать источником питьевой воды, а при электролизе из него можно получить кислород для дыхания и водород для производства ракетного топлива.

По словам соавтора исследования, доцента кафедры геологии, экологии и планетологии Университета Мэриленда Николаса Шмерра, для будущих исследователей Луны крайне важно определить, какие местные ресурсы можно использовать непосредственно на месте. Поскольку экипажи будут ограничены тем, что смогут привезти с собой, любые доступные материалы помогут обеспечить длительное пребывание людей на поверхности и создание постоянных лунных баз.

Сегодня точное количество водяного льда на Луне и его расположение остаются неизвестными. Орбитальные аппараты способны исследовать только верхний слой лунного реголита, тогда как основные залежи могут находиться значительно глубже. Именно эту проблему и призван решить новый метод.

Исследователи исходили из того, что грунт, содержащий лёд, и сухой реголит по-разному реагируют на прохождение сейсмических волн. Лёд делает материал более жёстким, благодаря чему колебания распространяются в два-три раза быстрее, чем через сухой грунт. Кроме того, насыщенные льдом участки способны отражать часть сейсмической энергии, создавая своеобразное эхо. По мнению авторов работы, установленный на Луне сейсмометр сможет зарегистрировать эти различия и не только подтвердить наличие льда, но и приблизительно оценить его количество.

Чтобы проверить свою гипотезу, учёные использовали сразу несколько независимых подходов. Руководитель исследования Харрисон Лизабет заморозил вулканическую породу из Аризоны, близкую по свойствам к лунному реголиту, и проследил, как лёд заполняет промежутки между частицами. Соавтор Мэттью Зиглер построил температурные модели южного полюса Луны, а Николас Шмерр выполнил компьютерное моделирование лунотрясений и их распространения через ледяные отложения. Во всех моделях лёд оставлял хорошо различимые следы в сейсмических данных.

Почему это важно для науки и будущих экспедиций

Помимо практической пользы, подобные исследования имеют большое научное значение. Постоянно затенённые кратеры Луны представляют собой естественные «морозильники», в которых вода и другие летучие вещества могли сохраняться практически без изменений миллиарды лет. Поскольку возраст большинства лунных пород достигает примерно 4 миллиардов лет, изучение этого льда способно дать уникальную информацию о ранней истории Солнечной системы.

По словам Николаса Шмерра, Луна стала свидетелем важнейших событий, связанных с появлением воды во внутренней части Солнечной системы. Анализ древних ледяных отложений может помочь понять, каким образом вода распространялась между планетами и как в конечном итоге сформировались земные океаны.

Проверить выводы исследователей удастся уже в ближайшие годы. Китайская миссия «Чанъэ-7», которая должна совершить посадку в районе кратера Шеклтон в конце 2026 года, доставит на поверхность Луны сейсмометр. Позднее, в 2028 году, астронавты программы «Артемида» могут установить на Луне станцию Lunar Environmental Monitoring Station для проведения сейсмических исследований.

Учёные подчёркивают, что их работа создаёт основу для будущих наблюдений. До настоящего времени никто ещё не проводил прямых измерений лунного льда с помощью сейсмических методов, однако теперь исследователи получили чёткое представление о том, какие сигналы следует искать. Это, по их мнению, является первым важным шагом к точному картированию запасов воды на Луне.

Напомним, что Беларусь намерена изучать луну совместно с Китаем.