Исследование проливают свет на темные кратеры Луны

На прошлой неделе на встрече Американского геофизического союза (AGU) в Сан-Франциско ученые-планетологи рассказали о химических веществах, попавших в темные кратеры Луны, и об условиях, необходимых для их сбора. Исследования могут помочь ученым понять, могут ли эти химические вещества быть потенциальным ресурсом для будущих полетов на Луну.

Земля вращается вокруг своей оси, когда движется вокруг Солнца. Это означает, что в любой момент один из полюсов Земли находится ближе к Солнцу, чем другой. Но Луна не наклоняется так. Вместо этого около полюсов Луны есть кратеры, которые никогда не получают солнечного света. Постоянно охваченные холодной тьмой, эти кратеры называются холодными ловушками.

Кратеры Луны - это шрамы от комет, которые врезаются в нее миллиарды лет. Эти кометы состоят из таких соединений, как водяной пар, углекислый газ и метан. Без защиты атмосферы, как у Земли, большинство этих химических веществ разрушаются на Солнце и уходят в космос. Но если эти химические вещества попадают в холодные ловушки Луны, они могут оставаться замороженными в течение миллиардов лет.

«Понимание запасов летучих веществ и самих холодных ловушек полезно для того, чтобы стать потенциальным ресурсом», - сказала Дана Херли, ученый-планетолог из Университета Джона Хопкинса, которая представляла эту работу. Когда люди будут создавать поселения на Луне, они могли бы использовать воду для потребления и метан для топлива. В новом исследовании Херли и ее коллеги исследовали условия, необходимые для накопления летучих веществ в холодных ловушках Луны.

Выявить летучие вещества в холодных ловушках сложно, потому что они окутаны тьмой. На протяжении более десяти лет Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) измерял слабый ультрафиолетовый свет, который исходит от звезд и водорода в космосе и отражается от холодных ловушек Луны. В 2019 году ученые изучили данные отражении от кратера Фаустини. Они нашли резкое изменение в отражении, которое соответствовало льду, но также и то, что могло указывать на присутствие углекислого газа.

Чтобы понять вероятность того, что неизвестным летучим веществом был углекислый газ, Херли решила выяснить, сколько нужно углекислого газа, чтобы он оказался в холодной ловушке. Используя данные LRO НАСА о размерах и температурах холодных ловушек, Херли собрала вероятностный анализ методом Монте-Карло, чтобы определить, сколько углекислого газа попадет в холодную ловушку. «Я выпускаю частицы, а затем следую за ними по траекториям», - говорит Херли. Она учитывала вероятность того, что молекулы разрушатся солнечным светом, прежде чем они попадут в холодную ловушку.

Модель Херли предсказала, что из всей двуокиси углерода, выделяющейся на Луне, от 15 до 20 % попадут в холодную ловушку. Это выше, чем предыдущие прогнозы, и довольно удивительный результат для Херли, учитывая относительно небольшие площади холодных ловушек.

Затем Херли планирует провести аналогичный анализ для метана и угарного газа. Больше информации о летучих веществах может помочь ученым в изучении холодных ловушек и поможет лучше понять наш небесный спутник.