Схематическое изображение высокоскоростных ионов водорода, инжектированных с поверхности Солнца на поверхность Луны и обогащенных частицами лунного грунта на поверхности. Авторы и права: группа профессора Линь Янтина.
В последнее время большое внимание уделяется изобилию, распределению и происхождению воды на поверхности Луны из-за ее жизненно важной роли в будущих исследованиях космоса.
Исследовательская группа, состоящая из представителей Национального центра космических наук и Института геологии и геофизики, входящих в состав Китайской академии наук, обнаружила, что края зерен образцов почвы, собранных миссией «Чанъэ-5», имеют высокие уровни водорода и низкое отношение дейтерия к водороду, что согласуется с теорией о том, что лунная вода возникает из солнечного ветра.
Полученные результаты были опубликованы в Труды Национальной академии наук.
Исследователи провели моделирование сохранения водорода в лунных грунтах при разных температурах. Они обнаружили, что вода СВ может хорошо сохраняться в средних и высоких широтах лунной поверхности. «Полярные лунные грунты могут содержать больше воды, чем образцы Chang’e-5», — сказал профессор Лин Янтин из IGG, автор исследования.
Предыдущие исследования доказали, что содержание воды (OH/H2O) на лунной поверхности меняется в зависимости от широты и времени суток (до 200 частей на миллион). Такое очевидное изменение подразумевает быструю скорость десорбции с лунной поверхности.
В отличие от шести миссий «Аполлон» и трех миссий «Луна», которые все приземлились на низких широтах (8.97 ° ю.ш. — 26.13 ° с.ш.), миссия «Чанъэ-5» вернула образцы почвы из средней широты (43.06 ° с. Кроме того, образцы Чанъэ-5 были отобраны из самых молодых известных лунных базальтов (2.0 млрд лет) и самого сухого базальтового фундамента. Таким образом, образцы Chang'e-5 являются ключевыми для изучения пространственно-временного распределения и удержания воды, полученной из SW, в лунном реголите.
На 17 зернах лунного грунта, доставленных миссией «Чанъэ-5», исследователи провели измерения глубины содержания водорода с помощью NanoSIMS и рассчитали соотношение дейтерия и водорода.
Результаты показали, что большинство кайм зерен (самая верхняя ~100 нм) имеет высокие концентрации водорода (1,116–2,516 частей на миллион) с чрезвычайно низкими значениями δD (от -908 ‰ до -992 ‰), что указывает на происхождение SW. Основываясь на гранулометрическом составе лунных грунтов и содержании в них водорода, общее содержание воды, полученное по SW, оценивается в 46 ppm для лунных грунтов Чанъэ-5, что согласуется с результатами дистанционного зондирования.
Эксперименты по нагреву части зерен показали, что водород, имплантированный УВ, может сохраняться после захоронения. Используя эту информацию вместе с предыдущими данными, исследователи создали модель динамического равновесия между внедрением и выделением водорода SW в зернах почвы на Луне, показав, что температура (широта) играет ключевую роль в внедрении и миграции водорода. в лунных грунтах.
Используя эту модель, они предсказали еще более высокое содержание водорода в каймах зерен в лунных полярных регионах. «Это открытие имеет большое значение для будущего использования водных ресурсов на Луне», — сказал профессор Лин. «Кроме того, благодаря сортировке частиц и нагреву относительно легко использовать воду, содержащуюся в лунном грунте».
Ссылка: «Высокое содержание воды, полученной солнечным ветром, в лунных почвах на средних широтах» Юйчен Сюй, Хенг-Ци Тянь, Чи Чжан, Марк Чауссидон, Янтин Лин, Цзялун Хао, Жуин Ли, Лисинь Гу, Вэй Ян, Лиин Хуан, Цзюнь Ду, Ячжоу Ян, Ян Лю, Хуайю Хэ, Юнляо Цзоу, Сяньхуа Ли и Фуюань Ву, 12 декабря 2022 г., Труды Национальной академии наук.
DOI: 10.1073 / pnas.2214395119
