Восточный бассейн Луны, вид с орбитального аппарата NASA Lunar Reconnaissance Orbiter. Авторы и права: НАСА GSFC
Миллиарды лет назад на Луне бушевала серия вулканических извержений, покрывших сотни тысяч квадратных миль поверхности шара горячей лавой. На протяжении тысячелетий эта лава создавала темные пятна, или марии, которые сегодня придают лицу Луны ее отличительный вид.
Теперь новое исследование Университета Колорадо в Боулдере (CU Boulder) предполагает, что вулканы, возможно, оставили еще одно длительное воздействие на лунную поверхность: ледяные пласты, которые усеивают полюса Луны и в некоторых местах могут достигать десятков или даже сотен футов. толстый.
«Мы представляем это как изморозь на Луне, которая накапливалась со временем», — сказал Эндрю Уилкоски, ведущий автор нового исследования и аспирант Департамента астрофизических и планетарных наук (APS) и Лаборатории физики атмосферы и космоса. (LASP) в CU Boulder.
Он и его коллеги опубликовали свои выводы в этом месяце в Журнал планетарной науки.
Ученые считают, что змееподобная Долина Шретера на Луне образовалась из-за стекания лавы по поверхности. Предоставлено: НАСА Джонсон.
Исследователи использовали компьютерное моделирование или модели, чтобы попытаться воссоздать условия на Луне задолго до того, как сложная жизнь возникла на Земле. Они обнаружили, что древние лунные вулканы извергали огромное количество водяного пара, который затем оседал на поверхность, образуя залежи льда, которые, возможно, все еще прячутся в лунных кратерах. Если бы кто-то из людей жил в то время, он, возможно, даже видел полоску этого инея на границе дня и ночи на поверхности Луны.
По словам соавтора исследования Пола Хейна, это потенциальная награда для будущих исследователей Луны, которым понадобится вода для питья и переработки в ракетное топливо.
«Возможно, что на глубине 5 или 10 метров под поверхностью у вас есть большие пласты льда», — сказал Хейн, доцент кафедры APS и LASP.
Временные атмосферы
Новое исследование дополняет растущее количество доказательств того, что Луна может быть затоплена гораздо большим количеством воды, чем когда-то считали ученые. В исследовании 2020 года Хейн и его коллеги подсчитано, что почти 6,000 квадратных миль лунной поверхности может захватить и повиснуть на льду — в основном около северного и южного полюсов Луны. Откуда взялась вся эта вода, непонятно.
«На данный момент существует много потенциальных источников», — сказал Хейн.
Вулканы могут быть большими. Планетолог объяснил, что от 2 до 4 миллиардов лет назад Луна была хаотичным местом. В этот период на его поверхности извергались десятки тысяч вулканов, образуя огромные реки и озера лавы, мало чем отличающиеся от тех, что вы можете увидеть на Гавайях сегодня, только гораздо более огромные.
Изображение того, как мог выглядеть иней, образовавшийся на поверхности Луны миллиарды лет назад. Кредит: Пол Хейн
«Они затмевают почти все извержения на Земле», — сказал Хейн.
Недавние исследования ученых Института Луны и Планет в Хьюстоне показывает, что эти вулканы, вероятно, также выбрасывали высокие облака, состоящие в основном из угарного газа и водяного пара. Затем эти облака кружились вокруг Луны, потенциально создавая разреженную и недолговечную атмосферу.
Это заставило Хейна и Уилкоски задуматься: могла ли та же самая атмосфера оставить лед на лунной поверхности, что-то вроде инея, образовавшегося на земле после холодной осенней ночи?
Вечный лед
Чтобы выяснить это, дуэт вместе с Маргарет Лэндис, научным сотрудником LASP, намеревались попытаться попасть на поверхность Луны миллиарды лет назад.
Команда использовала оценки, согласно которым на пике своего развития Луна переживала в среднем одно извержение каждые 22,000 XNUMX лет. Затем исследователи отследили, как вулканические газы могли кружиться вокруг Луны, улетая со временем в космос. И они обнаружили, что условия могли стать ледяными.
По оценкам группы, примерно 41% воды из вулканов могло сконденсироваться на поверхности Луны в виде льда.
«Атмосфера ушла примерно за 1,000 лет, поэтому для образования льда было достаточно времени», — сказал Вилкоски.
На самом деле на Луне могло быть так много льда, что вы, вероятно, могли бы заметить блеск инея и толстые полярные ледяные шапки с Земли. Группа подсчитала, что около 18 квадриллионов фунтов вулканической воды могло сконденсироваться в виде льда за этот период. Это больше воды, чем сейчас находится в озере Мичиган. И исследование намекает, что большая часть этой лунной воды все еще может присутствовать сегодня.
Однако эти космические кубики льда не обязательно будет легко найти. Большая часть этого льда, вероятно, скопилась вблизи полюсов Луны и может быть погребена под несколькими футами лунной пыли или реголита.
По словам Хейна, это еще одна причина, по которой люди или роботы могут вернуться и начать копать.
«Нам действительно нужно углубиться и поискать его», — сказал он.
Ссылка: «Накопление полярного льда в переходных атмосферах на Луне, вызванных вулканическим воздействием», Эндрю X. Уилкоски, Пол О. Хейн и Маргарет Э. Лэндис, 3 мая 2022 г., Журнал планетарной науки.
DOI: 10.3847/PSJ/ac649c
