Хотя космические агентства в последнее время больше внимания уделяют изучению Марса и поискам на его поверхности признаков жизни, никто не забыл про нашу «соседку» — Луну. Ученые пытаются найти ответы на такие важные вопросы, как можно ли на нашем спутнике создать благоприятные условия для выработки и удержания атмосферы и есть ли на нем источники воды.
Их внимание сосредоточено на влиянии на Луну магнитного поля Земли, и какой эффект оно вызывает при воздействии на ее грунт.
Атмосфера Луны
Со школьной парты нам известно, что земной спутник – это космический объект, лишенный атмосферы. Так оно и есть, если считать под последней любую газовую оболочку, удерживаемую гравитацией вокруг планеты.
На самом деле на Луне есть экзосфера – так называют внешнюю сторону самого верхнего слоя атмосферы. Она есть на любой планете, даже той, что по нашим меркам считается непригодной для жизни и лишенной газовой оболочки. На Луне ее смогли обнаружить не сразу, так как присутствие экзосферы заметно лишь на переходной границе между видимой и невидимой частями земного спутника.
Водяной лед
Изучая данные, полученные с автоматического зонда LADEE, ученые обратили внимание на некоторое свечение с темной стороны окололунного пространства. Такое явление возможно только при наличии атмосферы, поэтому специалисты НАСА решили больше внимания уделить как изучению грунта Луны, так и ее экзосфере. Их интересует, есть ли на ней такие же залежи водяного льда, как и на Марсе, или можно ли его создавать, воздействуя на породы, найденные в ее кратерах и на поверхности.
Как показывают карты, составленные спутниками последних лет, на Луне лед встречается в местах, постоянно затененных от солнечных лучей. Также ученые предполагают, что он может присутствовать на дне самого древнего образования на нашем спутнике – ударного кратера Клавиуса, которому, по самым скромным подсчетам, порядка 3,8 – 3,9 млрд лет.
Хотя он расположен на видимой стороне Луны и в ее южной части, его глубина и солидный возраст дают надежду, что метеорит, оставивший после себя такой след, содержал воду на своей поверхности, которая впоследствии замерзла.
Также ученые предполагают, что на протяжении такого длительного времени в кратер могли попадать более мелкие метеориты с запасами воды или льда, лежащие и сейчас там.
Магнитное поле Земли и солнечный ветер
Пытаясь разгадать, как на Луне может удерживаться хоть какая-то атмосфера или образовываться вода, ученые пришли к выводу, что этому могут способствовать магнитные поля Земли. Особенно это касается тех, которые находятся в самых верхних слоях ее атмосферы, то есть на высоте от 100 км.
В ионосфере частицы подвергаются воздействию солнечного ветра, из-за чего они, хоть и находясь в пределах земной гравитации, создают своеобразный магнитный шлейф. Со стороны Солнца он короче, в противоположном направлении тянется на сотни тысяч км, преодолевая лунную орбиту.
Ученые предполагают, что солнечный ветер, состоящий из протонов водорода, при содействии положительно заряженных ионов в магнитном шлейфе Земли связывается с атомами кислорода в лунных породах и минералах, образуя при этом воду.
Ветер есть не только у Солнца
Так как магнитные поля нашей планеты особенно сильны на ее полюсах, то именно над ними образуются потоки ионизированных частиц, состоящие из водорода, гелия, кислорода и азота.
Захваченные магнитным полем Земли словно ветром, эти потоки частиц устремляются в ионосферу, где формируют магнитосферу планеты. Там они подхватываются солнечным ветром, попадая в тот самый шлейф, устремленный короткой стороной к солнцу и длинной – к Луне. Достигнув последней, эти частицы начинают взаимодействовать с ее поверхностью. Этот процесс продолжается уже сотни миллиардов лет, и за это время в лунных породах скопилось достаточное количество воды, которая будто ждет, чтобы ее освободили.
Вода в лунной породе
Как правило, земной спутник большую часть времени находится под влиянием солнечного ветра, но во время полнолуния проходит через магнитосферу Земли в течение 3-5 дней. Это время, когда протоны, прибывающие со стороны нашего светила, не могут соединяться с имеющимися в лунных породах молекулами кислорода, образуя воду. Последняя испаряется, как только попадает под солнечные лучи.
Получается, что на Луне нет воды, потому что или солнце поглощает ее, или нет необходимых для ее создания протонов водорода. Так считалось до тех пор, пока ученые не пришли к иному выводу после того, как обнаружили воду в доставленных с поверхности Луны кусочках вулканического стекла.
Что создает воду на Луне?
Астрономы считают, что мельчайшие метеориты, постоянно ее «бомбардирующие», проникая в грунт при ударе на глубину 8 см и больше, высвобождают молекулы воды, которые связываются с породообразующими минералами и сохраняются в их структуре вне воздействия на них солнечных лучей. Но не только они и протоны из солнечного ветра являются источниками воды.
Когда Луна находится под защитой магнитосферы нашей планеты, что-то продолжает «бомбить» ее протонами водорода, создающими новые запасы воды. Оказывается, это воздействие ионизированного земного ветра, «дующего» из полярных областей Земли. Судя по картографии Луны, эти водные источники в виде льда за миллиарды лет «бомбардировок» частицами земного ветра в большом количестве скопились на ее полюсах. Эта информация невероятна важна при выборе места для создания постоянно действующей базы на Луне.