Пенсионный советник

Водный мир полярной Луны

В Science опубликованы шесть статей про поиск воды на Луне

Николай Подорванюк 22.10.2010, 13:21
Science/AAAS

О поисках воды на Луне, которым в новом номере журнала Science посвящены сразу шесть статей, «Газете.Ru» рассказал автор одной из них — заведующий лабораторией спектрометрии космического гамма-излучения Института космических исследований (ИКИ) РАН Игорь Митрофанов.

В новом номере журнала Science, который вышел в пятницу, опубликованы сразу шесть статей, посвященных эксперименту NASA годичной давности. Тогда разгонный блок «Центавр» и аппарат LCROSS с большой скоростью врезались в лунную поверхность в районе южного полюса, выбив столб пыли высотой несколько километров. Это позволило собрать уникальные данные о лунном грунте, и в ноябре прошлого года NASA объявила: в ходе эксперимента было установлено, что на Луне есть значительные количества воды. В новом номере опубликованы результаты этого активного космического эксперимента, полученные приборами запущенных США летом 2009 года аппаратов LRO (Lunar Reconnaissance Orbiter, «лунный разведывательный орбитальный аппарат») и LCROSS (Lunar Crater Observation and Sensing Satellite – «спутник для изучения и зондирования лунных кратеров»).

— Чтобы у читателей, не имеющих отношения к астрономии, не возникло ложных представлений о том, что на Луне плещутся озера и текут реки, поясните, пожалуйста, что же именно нашли ученые?

— Луна не имеет атмосферы, и ее поверхность окружает вакуум космического пространства, поэтому там никогда не плескались озера и никогда не текли реки.

Но на поверхности Луны может быть водяной лед, при условии что он не может испариться.

Во-первых, лед может присутствовать на дне полярных кратеров, куда никогда не попадают солнечные лучи. Там царят постоянная темнота и постоянный холод. Согласно данным измерений на LRO, температура поверхности в этих областях Луны может быть около минус 250 градусов Цельсия, там свободная ледяная поверхность может сохраняться миллиарды лет. Во-вторых, льдистый реголит (реголит – лунный грунт, ред.) может быть покрыт слоем сухого реголита толщиной несколько десятков сантиметров — в этом случае лед на лунных полюсах может сохраняться под поверхностью, которая освещается Солнцем.

Что такое LEND (Lunar Exploration Neutron Detector)

«Прибор LEND — это первый нейтронный телескоп в космосе, — говорит Игорь Митрофанов. — Его прототипом является наш прибор HEND, который уже 9 лет успешно работает на марсианской орбите на борту аппарата «Марс Одиссей». Прибор LEND отличается от HEND а наличием коллиматора. Коллиматор — это такое устройство в экспериментальной ядерной физике, которое устанавливается перед детектором нейтронов (или других частиц ядерного излучения) для поглощения тех частиц, которые приходят вне узкого конуса вдоль направления, куда направлен прибор. Благодаря коллиматору LEND регистрирует пространственную переменность нейтронного излучения Луны с масштабом около 10 км. Для сравнения – пространственное разрешение прибора HEND без коллиматора составляет около 400 км. Только благодаря высокому пространственному разрешению LEND смог обнаружить самый интересный район для искусственного удара по Луне в проекте LCROSS».

Источником лунной воды, вероятно, являются кометы — огромные космические айсберги, которые испаряются при столкновении с Луной. Также на Луне может присутствовать «солнечная вода», которая образуется в химических реакциях на поверхности реголита из ядер водорода, принесенных на Луну потоком солнечного ветра.

— Расскажите, пожалуйста, подробнее о вашей статье в Science: какие данные были получены, сколько времени проходила работа над ними, какие основные выводы? Не могли бы пару слов сказать и об остальных пяти публикациях в Science?

— Наша статья посвящена орбитальному обзору с высоким пространственным разрешением нейтронного излучения из окрестностей южного полюса Луны для поиска районов с минимальным потоком — именно в таких районах вещество реголита должно содержать максимальное количество водорода (вероятно, в форме водяного льда).

По просьбе руководителей проекта LCROSS, мы предложили им один из таких районов в кратере Кабеус — и именно этот район был выбран мишенью для удара по Луне разгонным блоком «Центавр» и для прямых наблюдений признаков воды в выброшенном веществе.

Наши оценки содержания воды в этом районе — около 4% по массе — практически совпали с оценками, полученными учеными проекта LCROSS. Все статьи в этой подборке посвящены свойствам района в кратере Кабеус и исследованиям состава выброшенного при ударе вещества, в том числе оценке содержания в нем паров воды и других летучих соединений. Основной научный результат нашей статьи состоит в том, что признаки присутствия водяного льда под поверхностью обнаружены в районах, которые в течение лунного дня освещаются Солнцем. Прежде исследователи предполагали, что водяной лед следует искать только в постоянно затененных районах, куда никогда не попадают лучи Солнца.

— Как вы относитесь к работам некоторых ученых, которые считают, что на Луне нет воды? Пример — статья в Science Закари Шарпа из Университета Нью-Мехико (США) и его коллег («Газета.Ru» писала про эту работу).

— Вероятно, на Луне, так же как на Земле, вода может присутствовать в самых разных формах. Вода на Земле есть не только в реках и морях, не только в ледяном панцире полярных областей, не только на поверхности мокрых песчинок под сухим слоем песка в пустыне, но также в составе многих земных минералов. Наша статья рассматривает вопрос содержания водорода в форме гидроксила или воды в реголите лунных полярных областей, а статья Шарпа обсуждает вопрос о лунной воде на основе анализа образцов вещества Луны, доставленных с поверхности на средних широтах.

Я думаю, что «полярная Луна» существенно отличается от исследовавшейся ранее «Луны средних широт».

— Насколько значимой в целом оказалась миссия LRO и LCROSS? Можно ли ее назвать исторической?
— Я думаю, что каждая хорошо задуманная и успешно реализованная миссия в дальний космос является исторической, поскольку она позволяет исследовать новые горизонты. Ведь известно, что природа всегда преподносит сюрпризы исследователям новых горизонтов. Миссия LRO будет продолжаться еще несколько лет, но я думаю, что совместный эксперимент проектов LRO и LCROSS вполне можно считать историческим.

— В космических планах России стоит миссия «Луна-Глоб». Не могли бы вы рассказать о ней подробнее? Сможет ли она по своей значимости сравниться с LRO?

— В настоящее время наш Институт космических исследований РАН совместно с НПО им. С. А. Лавочкина занимается разработкой двух отечественных проектов — «Луна-Ресурс» и «Луна-Глоб». Первый проект будет осуществляться совместно с Индией, второй является полностью российским. В рамках этих двух проектов планируются исследования Луны на поверхности в окрестности северного и южного полюсов. Реализация проектов намечена на 2013 год — это совсем скоро. Мы предполагаем выполнить детальные исследования свойств полярного реголита, исследовать содержание в нем воды и летучих соединений, изучить лунную полярную экзосферу.

Эти проекты будут, по существу, продолжать исследования полярной Луны, которые в настоящее время проводятся с орбиты на борту LRO.

Мы постараемся в этих будущих проектах также добиться успеха в наших исследованиях.

— Последний вопрос: сложно ли вам и вашей исследовательской группе работать в России? Хватает ли финансирования? Насколько плотно сотрудничаете с коллегами из NASA и из других стран?

— Ваш последний вопрос по своему масштабу существенно превышает все, о чем мы говорили раньше. Это тема отдельного разговора. Пока отвечу предельно кратко: нам до сих пор удавалось успешно работать над нашими проектами по исследованиям Луны и Марса только потому, что мы можем успешно конкурировать за возможность проведения наших исследований на борту зарубежных космических аппаратов. И когда мы побеждаем в конкурсном отборе проектов в NASA или в ESA, то Федеральное космическое агентство России поддерживает и финансирует наши работы: ведь полученные нами научные результаты принадлежат нашей стране. Проблем много, но, наверное, основная проблема состоит в отсутствии заметного интереса общества к развитию отечественной космонавтики, космической науки в целом. Без такого интереса летать на Луну и на Марс на отечественных космических кораблях мы не сможем.