На поверхности Луны есть вода, причем не только в постоянно затененных приполярных кратерах, но и в нормально освещенных Солнцем регионах. Она сохраняется там, несмотря на отсутствие атмосферы и дневные температуры до +127оC. Впервые ученые могут заявить об этом с уверенностью: сообщение об открытии опубликовано в авторитетном научном журнале Nature Astronomy.
Кругом вода
Вообще-то вода, с наличием которой связывают перспективы колонизации человечеством небесных тел, а также вероятность найти там жизнь, — вещество, весьма распространенное в Солнечной системе (и, видимо, во Вселенной в целом). Некоторые спутники планет (например, Энцелад и Европа) закованы в сплошной ледяной щит, под которым скрывается жидкий океан. Так что в самом факте обнаружения воды на другом небесном теле нет ничего удивительного.
Однако Луна — совсем другое дело: она куда ближе к Солнцу, чем спутники Юпитера или Сатурна. При этом день на Луне длится около двух недель (и столько же ночь). За это время поверхность безатмосферного небесного тела прогревается до +127 °C.
В XX веке многие эксперты считали, что воды на нашем спутнике нет, — или есть, но исчезающе мало. Пробы грунта, доставленные на Землю советскими аппаратами и американскими астронавтами, подтверждали это мнение. Вода в них обнаруживалась в количестве сотен грамм на тонну, и у специалистов не было уверенности, что это не земная влага, случайно попавшая в образцы.
Настоящий сюрприз Селена преподнесла астрономам в XXI веке. В 2009 году были опубликованы интригующие результаты, полученные с помощью сразу трех космических аппаратов. По данным наблюдений в инфракрасных лучах получалось, что на Луне присутствует вода или другое соединение, содержащие пару «кислород + водород» (OH). Особенно обильные запасы этого вещества нашлись в полярных регионах.
«Вода в космосе — это новая нефть». Что Джефф Безос ищет на Луне
В 2018 году новые наблюдения подтвердили: в полярных широтах Луны есть лед. Ученые тогда поясняли: речь идет о глубоких кратерах, расположенных почти на полюсе. В них никогда не проникает солнечный свет, поэтому лед не испаряется. Залежи льда практически под ногами — это очень удобно, если человечество собирается основать постоянную базу на нашем естественном спутнике. Поэтому программа возвращения человека на Луну «Артемида» предусматривает высадку в 2024 году именно в районе южного полюса. А что же с похожим на воду соединением в более низких широтах? Ученые подозревали, что и это вода, но решающих доказательств не было.
В космос на боинге
Доказательства появились благодаря инфракрасному телескопу SOFIA. Создатели этого работающего с 2010 года инструмента приняли необычное решение: смонтировать его на борту самолета Boeing 747SP. Дело в том, что наблюдениям в инфракрасных лучах очень мешает водяной пар, содержащийся в атмосфере Земли. С точки зрения астронома лучшее решение — вывести аппарат в космос. Но вот экономисты считают иначе. Например, создание и запуск орбитальной инфракрасной обсерватории Spitzer обошлись в $776 млн.
В связи с этим создатели SOFIA приняли промежуточное решение: лететь не в космос, а в небо. На высоте 11–14 км более 99% водяного пара остается внизу и уже не мешает наблюдениям. А денег требуется куда меньше: изначально бюджет миссии составлял лишь $185 млн. Правда, потом он вырос до $330 млн, в основном из-за повысившихся требований к безопасности полетов. И все же телескоп обошелся дешевле, чем если бы пришлось запускать его в космос.
Долгожданная неожиданность
Именно этот экзотический инструмент астрономы навели на Луну, чтобы проверить, есть ли вода в прогретом солнечными лучами лунном грунте. К слову, телескоп никогда не предназначался для наблюдений таких ярких объектов, так что ученым пришлось проявить изобретательность.
«SOFIA впервые наблюдала Луну, и мы даже не были полностью уверены, что получим надежные данные. Но вопрос о лунной воде заставил нас попытаться», — говорит сотрудник проекта Насим Рангвала.
Усилия астрономов увенчались успехом. Они обнаружили излучение, которое могло быть испущено только молекулами воды и ничем иным. И источником его был огромный кратер Клавий, прекрасно освещаемый Солнцем. Его широта менее 58о, что отнюдь не полюс (широта Москвы на Земле — 56о). Правда, воды в Клавии нашлось не так уж и много: 100–400 граммов на тонну грунта. Даже в Сахаре влаги в сотни раз больше. Но для Луны и такое количество воды удивительно. У ученых есть несколько предположений, откуда она берется и как сохраняется под солнечными лучами, но пока они не готовы вынести окончательный вердикт. «Невероятно, но это открытие стало, по сути, результатом испытаний, — отмечает эксперт. — И теперь, когда мы знаем, что можем это сделать, мы планируем больше полетов, чтобы провести больше наблюдений».
Готовить ли акваланги?
США всерьез готовятся к возвращению на Луну. На программу «Артемида» в 2021–2025 годах планируется потратить почти $28 млрд. На эти деньги предполагается дважды облететь Луну (сначала без экипажа, потом с экипажем), соорудить окололунную орбитальную станцию и, наконец, совершить посадку. В более отдаленной перспективе возможно строительство базы на поверхности Луны.
Как и зачем люди будут строить базы на Луне
Что в этих планах может изменить новое открытие? Вероятно, практически ничего. Переработать тонну грунта, чтобы добыть пару стаканов воды — странная идея. По Морю Ясности или Океану Бурь по-прежнему не прокатиться на круизном лайнере. Лучшим местом для лунных баз, если они понадобятся человечеству, остаются полярные регионы с их запасами льда. Тем не менее обнаружение воды на, казалось бы, безнадежно сухой Луне — блестящее научное достижение. Оно помогает нам лучше понять, что происходит на нашей ближайшей соседке по Вселенной.