По данным автоматической межпланетной станции LRO ученые выделили достаточно холодные области кратеров у южного полюса Луны, в которых на поверхности может образовываться иней / ©NASA’s Goddard Space Flight Center/Scientific Visualization Studio
Компьютерная модель древней вулканической активности спутника показала, как выброшенная вода тысячелетиями оседала инеем на поверхность, формируя многометровые слои льда под полюсами.
Доказано, что на Луне есть вода. Но её происхождение, количество и распределение остаются предметом многочисленных исследований. Согласно одной из гипотез, некоторая доля этой воды может иметь вулканическое происхождение.
С помощью компьютерной модели ученые из Калифорнийского университета в Боулдере (США) спроектировали динамику вулканических газов после извержения: как они обволакивали спутник, улетали в космос и оседали на поверхности. Статья опубликована в журнале The Planetary Science Journal.
По расчетам планетологов, в начале своего существования Луна была довольно жарким местом. В период с четырех до двух миллиардов лет назад на спутнике произошли десятки тысяч извержений. Лава текла реками, разливаясь на огромные территории. Темные пятна на поверхности Луны — их называют морями, озерами и болотами — та самая застывшая в низинах лава. Но ученых, которые ищут лунную воду, интересует другой продукт извержений — вулканические газы.
Несколько лет назад специалисты из Института Луны и планет в Хьюстоне по объему лунного базальта рассчитали, что выброшенные газы формировали облака из углекислого газа и водного пара — разреженную временную атмосферу. Анализ показал, что на пике вулканической активности эта атмосфера была в полтора раза плотнее нынешней атмосферы Марса.
Кратер вечной тьмы Эрлангер находится у северного полюса Луны. Его диаметр — около 10 километров. Солнечные лучи освещают лишь его верхушки. А на дне могут быть залежи льда. Снимок LRO / ©NASA/GSFC/Arizona State University
Авторы нового исследования решили проверить, могли ли эти облака оседать инеем на поверхность. По оценке ученых, на протяжении того периода в среднем каждые 22 тысячи лет на Луне происходило извержение с формированием атмосферы. Компьютерная модель динамики этих вулканических выбросов показала, что значительная часть газа и пара улетала в космос, но около 41% воды оседало на поверхность спутника.
«Атмосфера истончалась на протяжении около 1000 лет — достаточно времени для формирования льда, — прокомментировал Эндрю Вилкоски (Andrew Wilcoski) из Лаборатории атмосферной и космической физики при Калифорнийском университете в Боулдере. — В нашем представлении [эти осадки] были похожи на иней, который накапливался веками».
Вероятно, льда было так много, что с Земли можно было разглядеть на Луне тонкую блестящую полоску на границе дня и ночи. А толстые шапки льда покрывали полюса спутника нашей планеты. По расчетам модели, за весь период извержений на Луну могло осесть около 8,2 квадриллиона литров воды.
«Вероятно, в пяти-десяти метрах под поверхностью находятся толстые пласты льда», — говорит соавтор исследования Пол Хейн (Paul Hayne), давно занимающийся исследованием воды на Луне.
Вулканическая активность — не единственный потенциальный источник воды на Луне. Значительную долю воды могли принести астероиды и кометы. Также вода могла образоваться под действием солнечного ветра. Изучение количества, распределения и состава лунного льда позволит подтвердить или опровергнуть эти гипотезы.