Вода на Місяці

Спектри дифузного відбиття зразків місячного реголіту, вилучених на глибинах 118 і 184 см радянським зондом Луна-24, демонструють мінімуми біля 3, 5 і 6 мкм, смуги валентних коливань для молекул води.
Ці зображення показують дуже молодий місячний кратер на зворотному боці, зроблене апаратом Moon Mineralogy Mapper на борту Чандраян-1.
На зображенні показано розподіл поверхневого льоду на південному полюсі Місяця (ліворуч) і Північному полюсі (праворуч) за допомогою спектрометра НАСА Moon Mineralogy Mapper (M3) на борту індійського орбітального апарату Чандраян-1.

Вода на Місяці — це вода, яка перебуває на Місяці незалежно від форми. Як виявила обсерваторія SOFIA (спільний проект 80/20 НАСА та Німецького аерокосмічного центру, DLR) у 2020 році, дифузні молекули води в низьких концентраціях можуть зберігатися на освітленій сонцем поверхні Місяця.[1] Поступово водяна пара розкладається сонячним світлом, через що водень і кисень втрачаються у космосі. Вчені знайшли водяний лід у холодних, постійно затінених кратерах на полюсах Місяця.[2][3] Молекули води також присутні в надзвичайно тонкій атмосфері Місяця.[4]

Експеримент НАСА Ice-Mining Experiment-1 (планується запустити у рамках місії PRIME-1[en] не раніше ніж наприкінці 2024 року) покликаний відповісти на питання, чи є водяний лід у придатних для використання кількостях у південному полярному регіоні.[5]

Вода (H2O) і пов'язана з нею гідроксильна група (-OH) існують у хімічно зв'язаних формах у вигляді гідратів і гідроксидів з місячними мінералами (а не у формі вільної води), і дані переконливо свідчать про те, що це відбувається в низьких концентраціях на більшості поверхні Місяця.[6] Фактично, розраховано, що адсорбована вода існує в слідових концентраціях від 10 до 1000 частин на мільйон[en].[7] Протягом другої половини 20-го сторіччя на основі різноманітних спостережень було накопичено непереконливі докази існування вільного водяного льоду на полюсах Місяця, які свідчать про наявність зв'язаного водню.

18 серпня 1976 року радянський зонд «Луна-24» здійснив посадку в Морі Криз, взявши проби з глибин 118, 143 і 184 см місячного реголіту, і повернув їх на Землю. У лютому 1978 року лабораторний аналіз цих зразків показав, що вони містили 0,1 % (1000 ppm) води за масою.[8][9] Спектральні вимірювання показали мінімуми поблизу 3, 5 і 6 мкм, характерні смуги валентних коливань для молекул води, інтенсивність яких у два-три рази перевищує рівень шуму.[10]

24 вересня 2009 року спектрометр[en] Chandra's Altitudinal Composition Explorer (CHACE) Індійської організації космічних досліджень і Moon Mineralogy Mapper (M3) НАСА на борту зонда Чандраян-1 виявили особливості поглинання на довжинах хвиль 2,8–3,0 мкм на поверхні Місяця.[11] 14 листопада 2008 року Чандраян-1 випустив зонд Moon Impact Probe для зіткнення у кратері Шеклтон, що допомогло підтвердити наявність водяного льоду. Для силікатних тіл такі особливості зазвичай приписують гідроксильним та/або водовмісним матеріалам.[12] У серпні 2018 року НАСА підтвердило, що M3 показав наявність водяного льоду на поверхні полюсів Місяця.[3][13] 26 жовтня 2020 року обсерваторія SOFIA підтвердила наявність води в концентраціях від 100 до 412 частин на мільйон (0,01 %-0,042 %) на освітленій сонцем поверхні Місяця.[14]

Вода могла бути доставлена на Місяць протягом геологічних масштабів часу внаслідок регулярного бомбардування водоносними кометами, астероїдами та метеороїдами[15] або безперервно вироблялася на місці іонами водню (протонами) сонячного вітру, що діють на мінерали, які містять кисень.[16]

Пошуки присутності місячної води привернули значну увагу та спонукали до кількох недавніх місячних місій, головним чином через корисність води для довгострокового проживання на Місяці.[17]

Історія спостережень

[ред. | ред. код]

20 століття

[ред. | ред. код]

Про можливість існування льоду на дні полярних місячних кратерів вперше припустили в 1961 році дослідники Каліфорнійського технологічного інституту Кеннет Уотсон, Брюс С. Мюррей і Гаррісон Браун.[18]

Земні радіолокаційні вимірювання використовувалися для виявлення областей, які знаходяться в постійній тіні і, отже, мають потенціал для укриття місячного льоду. Оцінки загальної площі затінених приполярних областей від 87,5 градусів широти становлять 1030 і 2550 км2 для північного та південного полюсів відповідно.[19] Подальше комп'ютерне моделювання, що охоплює додатковий рельєф, показало, що в постійній тіні може бути площа до 14000 км2.[20]

Програма Аполлон

[ред. | ред. код]

Хоча сліди води були виявлені у зразках місячних порід, зібраних астронавтами Аполлона, припускалося, що це результат забруднення, і більшість місячної поверхні вважалося повністю сухою.[21] Однак у 2008 році дослідження зразків місячних порід виявило докази молекул води, захоплених у вулканічних скляних кульках.[22]

Перші прямі докази наявності водяної пари поблизу Місяця були отримані в ході експерименту Apollo 14 ALSEP Suprathermal Ion Detector Experiment, SIDE, 7 березня 1971 року. Мас-спектрометр спостерігав серію спалахів іонів водяної пари на поверхні Місяця поблизу місця посадки Аполлона-14.[23]

Луна-24

[ред. | ред. код]

У лютому 1978 року радянські вчені М. Ахманова, Б. Дементьєв і М. Марков з Інституту геохімії та аналітичної хімії імені В. І. Вернадського опублікували статтю, в якій стверджувалося, що вода виявлена з достатньою впевненістю.[8][9] Їхнє дослідження показало, що зразки, повернуті на Землю радянським зондом «Луна-24» у 1976 році, містили близько 0,1 % води за масою, як видно з інфрачервоної абсорбційної спектроскопії (довжина хвилі приблизно 3 мкм), на рівні виявлення приблизно в 10 разів вище порогового значення[24], хоча Кроттс зазначає, що «автори… не бажали ставити свою репутацію на абсолютну заяву про те, що земного забруднення вдалося повністю уникнути».[25] Це було б першим прямим вимірюванням вмісту води на поверхні Місяця, хоча цей результат не був підтверджений іншими дослідниками.[26]

Клементина

[ред. | ред. код]
Зведене зображення південної полярної області Місяця, зроблене зондом НАСА Клементина протягом двох місячних днів[en]. Постійно затінені ділянки можуть утримувати водяний лід.

Пропонований доказ наявності водяного льоду на Місяці надійшов у 1994 році з зонда США «Клементина». У дослідженні, відомому як «експеримент з бістатичним радаром», Клементина використовувала свій передавач для передачі радіохвиль у темні області південного полюса Місяця.[27] Відлуння цих хвиль були виявлені великими тарілчастими антенами мережі дальнього космічного зв'язку на Землі. Величина та поляризація цих відлунь відповідали крижаній, а не скелястій поверхні, але результати були непереконливими[28], і їх значення було поставлене під сумнів.[29][30]

Lunar Prospector

[ред. | ред. код]

Зонд Lunar Prospector, запущений у 1998 році, використовував нейтронний спектрометр для вимірювання кількості водню в місячному реголіті поблизу полярних регіонів.[31] Він зміг визначити надлишок та розташування водню з точністю до 50 частин на мільйон і виявив підвищену концентрацію водню на північному та південному полюсах Місяця. Це було інтерпретовано як вказівка на значну кількість водяного льоду, захопленого в постійно затінених кратерах[32], але також могло бути пов'язано з наявністю гідроксильного радикалу (•OH), хімічно зв'язаного з мінералами. Ґрунтуючись на даних Clementine та Lunar Prospector, вчені НАСА підрахували, що за наявності поверхневого водного льоду його загальна кількість може сягати 1-3 кубічних кілометрів.[33][34] У липні 1999 року, наприкінці своєї місії, зонд Lunar Prospector навмисно врізався в кратер Шумейкер, поблизу південного полюса Місяця, в надії, що буде вивільнено помітну кількість води. Однак спектроскопічні спостереження з наземних телескопів не виявили спектрального підпису води.[35]

Кассіні–Гюйгенс

[ред. | ред. код]

Більше підозр щодо існування води на Місяці були породжені непереконливими даними, отриманими місією Кассіні-Гюйгенс[36], яка пролетіла повз Місяць у 1999 році.[37]

21 століття

[ред. | ред. код]

Deep Impact

[ред. | ред. код]

У 2005 році спостереження за Місяцем, виконані космічним апаратом Deep Impact, дали непереконливі спектроскопічні дані, які свідчать про наявність води на Місяці. У 2006 році спостереження за допомогою планетарного радара Аресібо показали, що деякі з показів приполярних радарів апарата Клементина, які раніше вважалися ознаками льоду, натомість можуть бути пов'язані з скелями, викинутими з молодих кратерів. Якщо це правда, то нейтронні результати Lunar Prospector були в основному від водню в формах, відмінних від льоду, таких як захоплені молекули водню або органічні речовини. Тим не менш, інтерпретація даних Аресібо не виключає можливості існування водяного льоду в постійно затінених кратерах.[38] У червні 2009 року космічний корабель НАСА Deep Impact, який тепер отримав назву EPOXI, здійснив додаткові підтверджувальні вимірювання зв'язаного водню під час іншого обльоту Місяця.[21]

Кагуя

[ред. | ред. код]

У рамках своєї програми картографування Місяця японський зонд Кагуя, запущений у вересні 2007 року для 19-місячної місії, здійснив гамма-спектрометричні спостереження з орбіти, якими можна вимірювати кількість різних елементів на поверхні Місяця.[39] Датчики зображення високої роздільної здатності японського зонда Кагуя не змогли виявити жодних ознак водяного льоду в постійно затінених кратерах навколо південного полюса Місяця[40], і він завершив свою місію, врізавшись у поверхню Місяця, щоб вивчити вміст шлейфу викиду.[41] Результати вимірювань, отримані Кагуя, пояснювались як присутністю чистого анортозиту,[42] так і сублімацією летких речовин (імовірно льоду) з глибини 10-20 см від поверхні.[43]

Чан'е 1

[ред. | ред. код]

Орбітальний апарат Китайської Народної Республіки Чан'е-1, запущений у жовтні 2007 року, зробив перші детальні фотографії деяких полярних областей, де, ймовірно, знайдена вода у формі криги.[44] Результати обробки даних з мікрохвильового радіометра показали можливість існування 2,8 % водяного льоду в реголіті кратера Кабео.[45] Також показано існування іонів у екзосфері Місяця.[46]

Чандраян-1

[ред. | ред. код]
Прямі докази наявності місячної води в місячній атмосфері, отримані за допомогою висотного профілю Чандраян-1 (CHACE).
Зображення Місяця, зроблене картографом з мінералогії Місяця. Синій колір показує спектральний характер гідроксиду, зелений показує яскравість поверхні, виміряну відбитим інфрачервоним випромінюванням від Сонця, а червоний показує мінерал під назвою піроксен.

Індійський космічний корабель Чандраян-1 випустив зонд Moon Impact Probe (MIP), який зіткнувся з кратером Шеклтон на південному полюсі Місяця о 20:31 14 листопада 2008 року, вивільнивши підповерхневі уламки, які проаналізовані на наявність водяного льоду. Під час 25-хвилинного спуску Chandra's Altitudinal Composition Explorer (CHACE) зафіксував докази наявності води в 650 мас-спектрах, зібраних у тонкій атмосфері над поверхнею Місяця, і лініях поглинання гідроксилу у відбитому сонячному світлі.[47][48]

25 вересня 2009 року НАСА оголосило, що дані, надіслані з його M3, підтвердили існування водню на великих ділянках поверхні Місяця[36], хоча і в низьких концентраціях і у формі гідроксильної групи ( · OH) хімічно зв'язаної із ґрунтом.[12][49][50] Це підтверджує попередні дані спектрометрів на борту зондів Deep Impact і Cassini.[21][51][52] На Місяці ця особливість розглядається як широко розповсюджене поглинання, яке виявляється найсильнішим у більш низьких високих широтах і в кількох свіжих кратерах у польовому шпаті. Загальна відсутність кореляції цієї особливості даних M3 від сонячного освітленні з даними нейтронного спектрометра щодо надлишку Н свідчить про те, що утворення та утримання OH і H2O є поточним процесом на поверхні.[53]

Хоча результати M3 узгоджуються з нещодавніми висновками інших приладів НАСА на борту Чандраян-1, виявлені молекули води в полярних регіонах Місяця не узгоджуються з наявністю товстих відкладень майже чистого водяного льоду в межах кількох метрів від поверхні Місяця, але це не виключає наявності невеликих (<~ 10 см), окремих шматків льоду, змішаних з реголітом.[54] Додатковий аналіз за допомогою M3, опублікований у 2018 році, надав більш прямі докази наявності водяного льоду біля поверхні в межах 20° широти від обох полюсів. На додаток до спостережень за відбитим світлом від поверхні, вчені використовували можливості M3 з дослідження поглинання у ближньому інфрачервоному діапазоні в постійно затінених областях полярних регіонів, щоб знайти спектри поглинання, які відповідають льоду. У районі північного полюса водяний лід розкиданий у вигляді плям, тоді як навколо південного полюса він більше зосереджений в одному тілі. Оскільки ці полярні області не зазнають високих температур (вище 373 Кельвінів), було припущено, що полюси діють як холодні пастки, де на Місяці збирається випарувана вода.[55][56]

У березні 2010 року було повідомлено, що Mini-SAR[en] на борту Чандраян-1 виявив понад 40 постійно затемнених кратерів поблизу північного полюса Місяця, які, за гіпотезою, містять близько 600 мільйонів метричних тонн водяного льоду.[57][58] Високе відношення кругової поляризації радара не є однозначною діагностикою нерівностей або льоду; наукова група повинна взяти до уваги середовище появи високого відношення кругової поляризації сигналу, щоб інтерпретувати його причину. Лід має бути відносно чистим і товщиною принаймні пару метрів, щоб дати такий підпис.[58] Розрахункова кількість потенційно наявного водяного льоду порівнянна з кількістю, оціненою за даними нейтронів попередньої місії Lunar Prospector.[58]

Lunar Reconnaissance Orbiter

[ред. | ред. код]
Відео, створене на основі зображень Lunar Reconnaissance Orbiter, на яких показано ділянки постійної тіні. Реалістичні тіні розвиваються протягом кількох місяців.

9 жовтня 2009 р. верхній ступінь ракети-носія Atlas V був спрямований на зіткнення з кратером Кабео об 11:31 UTC, а потім космічний корабель Lunar Crater Observation and Sensing Satellite (LCROSS) пролетів через шлейф викиду.[59] LCROSS виявив значну кількість гідроксильних груп у матеріалі, викинутому з південного полярного кратера ударним зондом;[60][61] це можна віднести до водомістких матеріалів — того, що виглядає як «майже чистий кристалічний водний лід», змішаний з реголітом.[57][61][62] Насправді було виявлено хімічну групу гідроксилу ( · OH), яка, ймовірно, походить від води,[6] але також може бути гідратами, які є неорганічними солями, що містять хімічно зв'язані молекули води. Природа, концентрація та розподіл цього матеріалу потребують подальшого аналізу.[61] Головний науковий співробітник місії Ентоні Колапрет заявив, що викид, схоже, включає низку дрібнозернистих частинок майже чистого кристалічного водяного льоду.[57] Пізніший остаточний аналіз показав, що концентрація води становить «5,6 ± 2,9 % маси».[63]

Інструмент Mini-RF[en] на борту орбітального апарату Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) спостерігав шлейф уламків від удару орбітального апарату LCROSS, і було зроблено висновок, що водяний лід має бути у формі невеликих (< ~10 см), окремих шматочків, розподілених по всьому реголіту, або у вигляді тонкого криханого покриття на зернах.[64] Це, у поєднанні з моностатичними радіолокаційними спостереженнями, свідчить про те, що водяний лід у постійно затінених областях місячних полярних кратерів, навряд чи присутній у формі товстих відкладень чистого льоду.[64][65][66]

Дані, отримані приладом Lunar Exploration Neutron Detector (LEND) на борту LRO, показують кілька областей, де потік епітеплових нейтронів[en] від поверхні придушений, що вказує на підвищений вміст водню.[67] Подальший аналіз даних LEND свідчить про те, що вміст води в полярних регіонах безпосередньо не визначається умовами освітленості поверхні, оскільки освітлені та затінені регіони не виявляють істотної різниці в оцінюваному вмісті води.[68] Відповідно до спостережень лише цим інструментом, «постійна низька температура поверхні холодних пасток не є необхідною та достатньою умовою для збільшення вмісту води в реголіті».[68]

Дослідження кратера Шеклтон на південному полюсі Місяця лазерним висотоміром LRO показує, що до 22 % поверхні цього кратера вкрито льодом.[69]

Розплавні включення в зразках Аполлона-17

[ред. | ред. код]

У травні 2011 року Ерік Горі та ін. повідомили[70] про 615—1410 ppm води в розплавних включеннях у місячному зразку 74220, відомому як «помаранчевий скляний ґрунт» з високим вмістом титану вулканічного походження, зібраному під час місії «Аполлон-17» у 1972 році.

Цю концентрацію можна порівняти з концентрацією у магмі у верхній мантії Землі. Незважаючи на значний селенологічний інтерес, це оголошення мало втішить потенційних колоністів Місяця. Зразок виник за багато кілометрів під поверхнею, і доступ до включень настільки важкий, що знадобилося 39 років, щоб виявити їх за допомогою найсучаснішого інструменту іонного мікрозонду. [70]

Стратосферна обсерваторія інфрачервоної астрономії

[ред. | ред. код]

У жовтні 2020 року астрономи повідомили про виявлення молекулярної води на освітленій сонцем поверхні Місяця кількома незалежними науковими групами, включаючи Стратосферну обсерваторію інфрачервоної астрономії (SOFIA).[71][72] Розрахункова кількість становить приблизно від 100 до 400 частин на мільйон з розподілом у невеликому діапазоні широт, що, ймовірно, є результатом місцевої геології, а не глобального явища. Було припущено, що виявлена вода зберігається в шматках скла або в пустотах між зернами, захищеною від суворого місячного середовища, що дозволяє воді залишатися на поверхні Місяця.[73] Використовуючи дані Lunar Reconnaissance Orbiter, було показано, що окрім великих, постійно затінених областей у полярних областях Місяця, існує багато некартованих холодних пасток, які значно збільшують області, де може накопичуватися лід. Встановлено, що приблизно 10–20 % постійної площі холодної пастки для води міститься в «мікрохолодних пастках», які знаходяться в тіні в масштабах від 1 км до 1 см, на загальній площі ~40 000 км2, приблизно 60 % яка знаходиться на півдні, і більшість холодних пасток для водяного льоду знаходяться на широтах >80° через постійну тінь.[74]

26 жовтня 2020 року: у статті, опублікованій в Nature Astronomy, команда вчених використовувала SOFIA, інфрачервоний телескоп, встановлений усередині реактивного літака 747, щоб провести спостереження, які показали однозначні докази наявності води в тих частинах Місяця, де світить Сонце. «Це відкриття показує, що вода може бути розподілена по місячній поверхні, а не обмежуватися холодними затіненими місцями поблизу місячних полюсів», — сказав Пол Герц[en], директор відділу астрофізики НАСА.[75]

Lunar IceCube

[ред. | ред. код]

Lunar IceCube[en] — це CubeSat розміром 6U (шість одиниць), який мав оцінити кількість і склад місячного льоду за допомогою спектрометра інфрачервоного зображення, розробленого Центром космічних польотів Годдарда НАСА.[76] Космічний корабель успішно відділився від Артеміда-1 17 листопада 2022 року, але незабаром після цього не зміг вийти на зв'язок[77] і вважається втраченим.

PRIME-1

[ред. | ред. код]

Спеціальний локальний експеримент НАСА під назвою PRIME-1[en] планується висадити на Місяць не раніше листопада 2023 року поблизу кратера Шеклтон на Південному полюсі Місяця. Місія буде бурити у пошуках водяного льоду.[78][79]

Lunar Trailblazer

[ред. | ред. код]

Супутник Lunar Trailblazer[en], запланований на запуск у 2025 році, є частиною програми НАСА Small Innovative Missions for Planetary Exploration (SIMPLEx).[80] Супутник оснащено двома інструментами — спектрометром високої роздільної здатності, який виявлятиме та картографує різні форми води, і термокартографом. Основні цілі місії полягають у тому, щоб охарактеризувати форму місячної води, її кількість і місце; визначити, як місячні леткі речовини змінюються та переміщуються з часом; виміряти, скільки і яка форма води існує в постійно затінених областях Місяця; а також оцінити, як відмінності у відбивній здатності та температурі місячних поверхонь впливають на концентрацію місячної води.[81]

Зонд Чан'е-5

[ред. | ред. код]

Дослідження, опубліковане в журналі Nature Geoscience у квітні 2023 року, показало, що трильйони фунтів води можуть бути розкидані по всьому Місяцю, потрапивши в крихітні скляні кульки, які могли утворитися, коли астероїди зтикалися з місячною поверхнею. Дослідження провели китайські вчені, які проаналізували перші зразки місячного ґрунту, повернуті на Землю з 1970-х років. Дослідники виявили, що скляні кульки містять значну кількість води, що вказує на новий механізм зберігання води на поверхні Місяця. Отримані дані можуть бути корисними для майбутніх місій на Місяць шляхом виявлення потенційних ресурсів, які можна перетворити на питну воду або ракетне паливо.[82][83]

Можливий кругообіг води

[ред. | ред. код]

Утворення

[ред. | ред. код]

Місячна вода має два потенційних джерела: водоносні комети (та інші тіла), що стикаються з Місяцем, і утворення на місці. Існує теорія, що останнє може статися, коли іони водню (протони) у сонячному вітрі хімічно поєднуються з атомами кисню, присутніми в місячних мінералах (оксидах, силікатах тощо), утворюючи невелику кількість води, захопленої кристалами мінералів. решітки або як гідроксильні групи, потенційні попередники води.[84] (Цю воду мінералів не слід плутати з водяним льодом.)

Гідроксильні поверхневі групи (X–OH), утворені реакцією протонів (H+) з атомами кисню, доступними на поверхні оксиду (X=O), можуть бути далі перетворені в молекули води (H2O), які будуть адсорбовані на поверхні оксидного мінералу. Баланс мас передбачуваного хімічного перегрупування на поверхні оксиду можна схематично записати так:

2 X–OH → X=O + X + H 2 O

або

2 X–OH → X–O–X + H 2 O

де «X» являє собою поверхню оксиду.[85]

Для утворення однієї молекули води необхідна наявність двох сусідніх гідроксильних груп або каскад послідовних реакцій одного атома кисню з двома протонами.[85]

Захоплення

[ред. | ред. код]

Сонячне випромінювання зазвичай виносить вільну воду або водяний лід з місячної поверхні, розщеплюючи її на водень і кисень, які потім виходять у космос. Однак через дуже невеликий осьовий нахил осі обертання Місяця до площини екліптики (1,5 °), деякі глибокі кратери поблизу полюсів ніколи не отримують сонячного світла і постійно затінені (див., наприклад, кратер Шеклтон і кратер Уіпл[en]). Температура в цих регіонах ніколи не піднімається вище приблизно 100 K (близько −170 ° Цельсія),[86] і будь-яка вода, яка зрештою потрапила в ці кратери, могла залишатися замерзлою та стабільною протягом надзвичайно тривалих періодів часу — можливо, мільярдів років, залежно від стабільності орієнтації осі Місяця.[22][28]

Хоча відкладення льоду можуть бути товстими, вони, швидше за все, змішані з реголітом, можливо, у вигляді шаруватих форм.[87]

Транспорт

[ред. | ред. код]

Хоча вільна вода не може зберігатися в освітлених областях Місяця, будь-яка така вода, що утворюється там під дією сонячного вітру на місячні мінерали, може мігрувати до постійно холодних полярних областей і накопичуватися там у вигляді льоду, можливо, на додаток до будь-якого льоду, принесеного ударами комет.[21]

Гіпотетичний механізм транспортування / захоплення води (якщо такий є) залишається невідомим: дійсно, місячні поверхні, які безпосередньо піддаються впливу сонячного вітру, де відбувається утворення води, занадто гарячі, щоб дозволити захоплення конденсацією води (і сонячне випромінювання також постійно розкладає воду), тоді як утворення води у неосвітлених (або набагато менше освітлених) ділянках, які не піддаються прямому впливу Сонця, відсутнє або значно менше. Враховуючи очікуваний короткий час життя молекул води в освітлених регіонах, коротка відстань транспортування в принципі збільшить ймовірність захоплення. Іншими словами, молекули води, які утворюються поблизу холодного темного полярного кратера, повинні мати найвищу ймовірність вижити й потрапити в пастку.[85][88]

Рідка вода

[ред. | ред. код]
Температура і тиск всередині Місяця зростають із глибиною

4–3,5 мільярда років тому на поверхні Місяця могла бути достатня кількість атмосфери та рідкої води.[89][90] Теплі регіони з підвищеним тиском у надрах Місяця все ще можуть містити рідку воду.[91]

Наявність великої кількості води на Місяці була б важливим фактором для того, щоб зробити проживання на Місяці[en] економічно ефективним, оскільки транспортування води (або водню та кисню) із Землі було б непомірно дорогим. Якщо майбутні дослідження виявлять, що кількість буде особливо великою, водяний лід можна буде видобувати для отримання рідкої води для пиття та розмноження рослин, а також воду можна буде розділити на водень і кисень за допомогою електростанцій, обладнаних сонячними панелями, або ядерного генератора, забезпечення кисню для дихання, а також компонентів ракетного палива. Водневий компонент водяного льоду також можна використовувати для вилучення оксидів із місячного ґрунту та збору ще більшої кількості кисню.

Аналіз місячного льоду також надасть наукову інформацію про історію ударів Місяця та велику кількість комет і астероїдів у ранній Внутрішній Сонячній системі.

Право власності

[ред. | ред. код]

Гіпотетичне відкриття придатної для використання кількості води на Місяці може викликати правові питання про те, кому належить вода і хто має право її використовувати. Договір Організації Об'єднаних Націй з космосу не забороняє використання місячних ресурсів, але запобігає привласненню Місяця окремими націями і, як правило, тлумачиться як заборона країнам претендувати на право власності на місячні ресурси.[92][93]

Договір про Місяць конкретно передбачає, що експлуатація місячних ресурсів регулюється «міжнародним режимом», але цей договір був ратифікований лише кількома країнами, і в першу чергу тими, які не мають можливості самостійного космічного польоту.[94]

Люксембург[95] і США[96][97][98] надали своїм громадянам право на видобуток і володіння космічними ресурсами, включаючи ресурси Місяця. Президент США Дональд Трамп прямо заявив про це у своєму розпорядженні від 6 квітня 2020 р.[98]

Див. також

[ред. | ред. код]
Місії, що складають карту місячної води

Примітки

[ред. | ред. код]
  1. ↑ NASA - SOFIA discovers water on sunlit surface of the Moon. NASA. 26 жовтня 2020.
  2. ↑ Pinson, Jerald (20 листопада 2020). Moon May Hold Billions of Tons of Subterranean Ice at Its Poles. Eos. 101. doi:10.1029/2020eo151889. ISSN 2324-9250.
  3. ↑ а б Ice Confirmed at the Moon's Poles. NASA Jet Propulsion Laboratory (JPL). Процитовано 13 квітня 2023.
  4. ↑ Is There an Atmosphere on the Moon? | NASA. nasa.gov. 7 червня 2013. Архів оригіналу за 2 листопада 2019. Процитовано 25 травня 2015.
  5. ↑ NASA - NSSDCA - Spacecraft - Details.
  6. ↑ а б Lucey, Paul G. (23 жовтня 2009). A Lunar Waterworld. Science. 326 (5952): 531—532. Bibcode:2009Sci...326..531L. doi:10.1126/science.1181471. PMID 19779147.
  7. ↑ Clark, Roger N. (23 жовтня 2009). Detection of Adsorbed Water and Hydroxyl on the Moon. Science. 326 (5952): 562—564. Bibcode:2009Sci...326..562C. doi:10.1126/science.1178105. PMID 19779152.
  8. ↑ а б Akhmanova, M; Dement'ev, B; Markov, M (February 1978). Water in the regolith of Mare Crisium (Luna-24)?. Geokhimiya (рос.) (285).
  9. ↑ а б Akhmanova, M; Dement'ev, B; Markov, M (1978). Possible Water in Luna 24 Regolith from the Sea of Crises. Geochemistry International. 15 (166).
  10. ↑ . Bangalore, India. ISBN 978-0-08-024437-2. {{cite conference}}: Пропущений або порожній |title= (довідка)
  11. ↑ In Depth | Chandrayaan 1. NASA Solar System Exploration. Процитовано 21 серпня 2023.
  12. ↑ а б Pieters, C. M.; Goswami, J. N.; Clark, R. N.; Annadurai, M.; Boardman, J.; Buratti, B.; Combe, J. -P.; Dyar, M. D.; Green, R. (2009). Character and Spatial Distribution of OH/H2O on the Surface of the Moon Seen by M3 on Chandrayaan-1. Science. 326 (5952): 568—572. Bibcode:2009Sci...326..568P. doi:10.1126/science.1178658. PMID 19779151.
  13. ↑ Water on the Moon: Direct evidence from Chandrayaan-1's Moon Impact Probe. Published on 2010/04/07.
  14. ↑ NASA's SOFIA Discovers Water on Sunlit Surface of Moon. NASA. 26 жовтня 2020. Процитовано 26 жовтня 2020.
  15. ↑ Elston, D.P. (1968) «Character and Geologic Habitat of Potential Deposits of Water, Carbon and Rare Gases on the Moon», Geological Problems in Lunar and Planetary Research, Proceedings of AAS/IAP Symposium, AAS Science and Technology Series, Supplement to Advances in the Astronautical Sciences., p. 441
  16. ↑ NASA – Lunar Prospector. lunar.arc.nasa.gov. Архів оригіналу за 14 вересня 2016. Процитовано 25 травня 2015.
  17. ↑ The Moon. nssdc.gsfc.nasa.gov. Процитовано 7 липня 2022.
  18. ↑ Watson, K., B. C. Murray, and H. Brown (1961), The Behavior of Volatiles on the Lunar Surface, J. Geophys. Res., 66(9), 3033–3045.
  19. ↑ Margot, J. L. (1999). Topography of the Lunar Poles from Radar Interferometry: A Survey of Cold Trap Locations. Science. 284 (5420): 1658—1660. Bibcode:1999Sci...284.1658M. CiteSeerX 10.1.1.485.312. doi:10.1126/science.284.5420.1658. ISSN 0036-8075. PMID 10356393.
  20. ↑ Linda, Martel (4 червня 2003). The Moon's Dark, Icy Poles.
  21. ↑ а б в г «It's Official: Water Found on the Moon», Space.com, 23 September 2009
  22. ↑ а б Moon Once Harbored Water, Lunar Lava Beads Show, Scientific American, July 9, 2008
  23. ↑ Freeman, J.W., Jr., H.K. Hills., R.A. Lindeman, and R.R. Vondrak, Observations of Water Vapor at the Lunar Surface, The Moon, 8, 115—128, 1973
  24. ↑ Crotts, Arlin (2012). Water on The Moon, I. Historical Overview. arXiv:1205.5597v1 [astro-ph.EP].
  25. ↑ Crotts, Arlin (October 12, 2009). «Water on the Moon», The Space Review. Retrieved 13 November 2023
  26. ↑ Spudis, Paul D. (June 1, 2012). «Who discovered water on the Moon?», Smithsonian Magazine[en]. Retrieved 13 November 2023.
  27. ↑ The Clementine bistatic radar experiment — Science
  28. ↑ а б Clementine Probe [Архівовано 24 липня 2008 у Wayback Machine.]
  29. ↑ Simpson, Richard A.; Tyler, G. Leonard (1999). Reanalysis of Clementine bistatic radar data from the lunar South Pole. Journal of Geophysical Research. 104 (E2): 3845. Bibcode:1999JGR...104.3845S. doi:10.1029/1998JE900038. {{cite journal}}: |hdl-access= вимагає |hdl= (довідка)
  30. ↑ Campbell, Donald B.; Campbell, Bruce A.; Carter, Lynn M.; Margot, Jean-Luc; Stacy, Nicholas J. S. (2006). No evidence for thick deposits of ice at the lunar south pole (PDF). Nature. 443 (7113): 835—7. Bibcode:2006Natur.443..835C. doi:10.1038/nature05167. PMID 17051213. Архів оригіналу (PDF) за 1 червня 2019. Процитовано 28 квітня 2024.
  31. ↑ Eureka! Ice found at lunar poles. 31 серпня 2001. Архів оригіналу за 9 грудня 2006.
  32. ↑ Lunar Prospector Science Results NASA
  33. ↑ Prospecting for Lunar Water [Архівовано 2010-03-18 у Wayback Machine.], NASA
  34. ↑ Neutron spectrometer results [Архівовано 17 січня 2009 у Wayback Machine.]
  35. ↑ No water ice detected from Lunar Prospector, NASA website
  36. ↑ а б Kemm, Kelvin (9 жовтня 2009). Evidence of water on the Moon, Mars alters planning for manned bases. Engineering News. Процитовано 9 жовтня 2009.
  37. ↑ Cassini Completes Earth Flyby (Пресреліз). JPL. 17 серпня 1999. Архів оригіналу за 25 липня 2010. Процитовано 18 вересня 2011.
  38. ↑ Paul Spudis (2006). Ice on the Moon. The Space Review. Процитовано 27 вересня 2013.
  39. ↑ Kaguya Gamma Ray Spectrometer, JAXA
  40. ↑ Japan's now-finished lunar mission found no water ice. Spaceflight Now. 6 липня 2009. Процитовано 27 вересня 2013.
  41. ↑ Japanese probe crashes into Moon. BBC News. 11 червня 2009. Процитовано 27 вересня 2013.
  42. ↑ Haruyama, Junichi; Yamamoto, Satoru; Yokota, Yasuhiro; Ohtake, Makiko; Matsunaga, Tsuneo (16 серпня 2013). An explanation of bright areas inside Shackleton Crater at the Lunar South Pole other than water‐ice deposits. Geophysical Research Letters (англ.). Т. 40, № 15. с. 3814—3818. doi:10.1002/grl.50753. ISSN 0094-8276. Процитовано 29 квітня 2024.
  43. ↑ Ohtake, Makiko; Nakauchi, Yusuke; Tanaka, Satoshi; Yamamoto, Mitsuo; Onodera, Keisuke; Nagaoka, Hiroshi; Nishitani, Ryusuke (2024-03). Plumes of Water Ice/Gas Mixtures Observed in the Lunar Polar Region. The Astrophysical Journal (англ.). Т. 963, № 2. с. 124. doi:10.3847/1538-4357/ad1be3. ISSN 0004-637X. Процитовано 29 квітня 2024.{{cite news}}: Обслуговування CS1: Сторінки із непозначеним DOI з безкоштовним доступом (посилання)
  44. ↑ «Who's Orbiting the Moon?» [Архівовано 2010-02-21 у Wayback Machine.], NASA, February 20, 2008
  45. ↑ Meng, ZhiGuo; Chen, ShengBo; Osei, Edward Matthew; Wang, ZiJun; Cui, TengFei (2010-12). Research on water ice content in Cabeus crater using the data from the microwave radiometer onboard Chang’e-1 satellite. Science China Physics, Mechanics and Astronomy (англ.). Т. 53, № 12. с. 2172—2178. doi:10.1007/s11433-010-4159-y. ISSN 1674-7348. Процитовано 29 квітня 2024.
  46. ↑ Jin, Shuanggen; Arivazhagan, Sundaram; Araki, Hiroshi (2013-07). New results and questions of lunar exploration from SELENE, Chang’E-1, Chandrayaan-1 and LRO/LCROSS. Advances in Space Research. Т. 52, № 2. с. 285—305. doi:10.1016/j.asr.2012.11.022. ISSN 0273-1177. Процитовано 29 квітня 2024.
  47. ↑ Chandrayaan team over the Moon. The Hindu. 15 листопада 2008. Архів оригіналу за 16 грудня 2008.
  48. ↑ MIP detected water on Moon way back in June: ISRO Chairman. The Hindu. 25 вересня 2009.
  49. ↑ «Spacecraft see 'damp' Moon soils», BBC, 24 September 2009
  50. ↑ Leopold, George (13 листопада 2009). NASA confirms water on Moon. Процитовано 18 листопада 2009.{{cite news}}: Обслуговування CS1: Сторінки з параметром url-status, але без параметра archive-url (посилання)
  51. ↑ «Moon crash will create six-mile plume of dust as Nasa searches for water», The Times, October 3, 2009
  52. ↑ Discovery of water on Moon boosts prospects for permanent lunar base, The Guardian, 24 September 2009
  53. ↑ Pieters, C. M.; Goswami, J. N.; Clark, R. N.; Annadurai, M.; Boardman, J.; Buratti, B.; Combe, J.-P.; Dyar, M. D.; Green, R. (23 жовтня 2009). Character and Spatial Distribution of OH/H 2 O on the Surface of the Moon Seen by M 3 on Chandrayaan-1. Science (англ.). Т. 326, № 5952. с. 568—572. doi:10.1126/science.1178658. ISSN 0036-8075. Процитовано 29 квітня 2024.
  54. ↑ Neish, C. D.; D. B. J. Bussey; P. Spudis; W. Marshall; B. J. Thomson; G. W. Patterson; L. M. Carter. (13 січня 2011). The nature of lunar volatiles as revealed by Mini-RF observations of the LCROSS impact site. Journal of Geophysical Research: Planets. 116 (E01005): 8. Bibcode:2011JGRE..116.1005N. doi:10.1029/2010JE003647. Процитовано 26 березня 2012. the Mini-RF instruments on ISRO's Chandrayaan-1 and NASA's Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) obtained S band (12,6 см (5,0 дюйм)) synthetic aperture radar images of the impact site at 150 and 30 m resolution, respectively. These observations show that the floor of Cabeus has a circular polarization ratio (CPR) comparable to or less than the average of nearby terrain in the southern lunar highlands. Furthermore, <2 % of the pixels in Cabeus crater have CPR values greater than unity. This observation is not consistent with the presence of thick deposits of nearly pure water ice within a few meters of the lunar surface, but it does not rule out the presence of small (<~10 см (3,9 дюйм)), discrete pieces of ice mixed in with the regolith.{{cite journal}}: Обслуговування CS1: Сторінки з параметром url-status, але без параметра archive-url (посилання)
  55. ↑ Rincon, Paul (21 серпня 2018). Water ice 'detected on Moon's surface'. BBC. Процитовано 21 серпня 2018.
  56. ↑ Shuai Li; Paul G. Lucey; Ralph E. Milliken; Paul O. Hayne; Elizabeth Fisher; Jean-Pierre Williams; Dana M. Hurley; Richard C. Elphic (20 серпня 2018). Direct evidence of surface exposed water ice in the lunar polar regions. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 115 (36): 8907—8912. Bibcode:2018PNAS..115.8907L. doi:10.1073/pnas.1802345115. PMC 6130389. PMID 30126996.
  57. ↑ а б в «Ice deposits found at Moon's pole». BBC News, 2 March 2010.
  58. ↑ а б в NASA Radar Finds Ice Deposits at Moon's North Pole. NASA. March 2010. Процитовано 26 березня 2012.
  59. ↑ LCROSS mission overview [Архівовано 2009-06-13 у Wayback Machine.], NASA
  60. ↑ Lakdawalla, Emily (13 листопада 2009). LCROSS Lunar Impactor Mission: "Yes, We Found Water!". The Planetary Society. Архів оригіналу за 22 січня 2010. Процитовано 13 квітня 2010.
  61. ↑ а б в Dino, Jonas; Lunar Crater Observation and Sensing Satellite Team (13 листопада 2009). LCROSS Impact Data Indicates Water on Moon. NASA. Архів оригіналу за 11 січня 2012. Процитовано 14 листопада 2009.
  62. ↑ Moon River: What Water in the Heavens Means for Life on Earth, by Randall Amster, The Huffington Post, November 30, 2009.
  63. ↑ Colaprete, A.; Schultz, P.; Heldmann, J.; Wooden, D.; Shirley, M.; Ennico, K.; Hermalyn, B.; Marshall, W; Ricco, A. (22 жовтня 2010). Detection of Water in the LCROSS Ejecta Plume. Science. 330 (6003): 463—468. Bibcode:2010Sci...330..463C. doi:10.1126/science.1186986. PMID 20966242.
  64. ↑ а б «Mini-RF Monostatic Radar Observations of Permanently Shadowed Crater Floors.» L. M. Jozwiak, G. W. Patterson, R. Perkins. Lunar ISRU 2019: Developing a New Space Economy Through Lunar Resources and Their Utilization. July 15–17, 2019, Columbia, Maryland.
  65. ↑ Nozette, Stewart; Spudis, Paul; Bussey, Ben; Jensen, Robert; Raney, Keith та ін. (January 2010). The Lunar Reconnaissance Orbiter Miniature Radio Frequency (Mini-RF) Technology Demonstration. Space Science Reviews. 150 (1–4): 285—302. Bibcode:2010SSRv..150..285N. doi:10.1007/s11214-009-9607-5.
  66. ↑ Neish, C. D.; D. B. J. Bussey; P. Spudis; W. Marshall; B. J. Thomson; G. W. Patterson; L. M. Carter. (13 січня 2011). The nature of lunar volatiles as revealed by Mini-RF observations of the LCROSS impact site. Journal of Geophysical Research: Planets. 116 (E01005): 8. Bibcode:2011JGRE..116.1005N. doi:10.1029/2010JE003647. Процитовано 26 березня 2012.{{cite journal}}: Обслуговування CS1: Сторінки з параметром url-status, але без параметра archive-url (посилання)
  67. ↑ Mitrofanov, I. G.; Sanin, A. B.; Boynton, W. V.; Chin, G.; Garvin, J. B.; Golovin, D.; Evans, L. G.; Harshman, K.; Kozyrev, A. S. (2010). Hydrogen Mapping of the Lunar South Pole Using the LRO Neutron Detector Experiment LEND. Science. 330 (6003): 483—486. Bibcode:2010Sci...330..483M. doi:10.1126/science.1185696. PMID 20966247.
  68. ↑ а б Mitrofanov, I. G.; Sanin, A. B.; Litvak, M. L. (2016). Water in the Moon's polar areas: Results of LEND neutron telescope mapping. Doklady Physics. 61 (2): 98—101. Bibcode:2016DokPh..61...98M. doi:10.1134/S1028335816020117.
  69. ↑ Researchers Estimate Ice Content of Crater at Moon's South Pole [Архівовано 2015-10-27 у Wayback Machine.] (NASA)
  70. ↑ а б Hauri, Erik; Thomas Weinreich; Alberto E. Saal; Malcolm C. Rutherford; James A. Van Orman (26 травня 2011). High Pre-Eruptive Water Contents Preserved in Lunar Melt Inclusions. Science Express. 10 (1126): 213—215. Bibcode:2011Sci...333..213H. doi:10.1126/science.1204626. ISSN 1095-9203. PMID 21617039.
  71. ↑ Guarino, Ben; Achenbach, Joel (26 жовтня 2020). Pair of studies confirm there is water on the moon - New research confirms what scientists had theorized for years — the moon is wet. The Washington Post. Процитовано 26 жовтня 2020.
  72. ↑ Chang, Kenneth (26 жовтня 2020). There's Water and Ice on the Moon, and in More Places Than NASA Once Thought - Future astronauts seeking water on the moon may not need to go into the most treacherous craters in its polar regions to find it. The New York Times. Процитовано 26 жовтня 2020.
  73. ↑ Honniball, C.I. та ін. (26 жовтня 2020). Molecular water detected on the sunlit Moon by SOFIA. Nature Astronomy. 5 (2): 121—127. Bibcode:2021NatAs...5..121H. doi:10.1038/s41550-020-01222-x. Процитовано 26 жовтня 2020.
  74. ↑ Hayne, P.O. та ін. (26 жовтня 2020). Micro cold traps on the Moon. Nature Astronomy. 5 (2): 169—175. arXiv:2005.05369. Bibcode:2021NatAs...5..169H. doi:10.1038/s41550-020-1198-9. Процитовано 26 жовтня 2020.
  75. ↑ Potter, Sean (26 жовтня 2020). NASA's SOFIA Discovers Water on Sunlit Surface of Moon. NASA. Процитовано 5 грудня 2022.
  76. ↑ NASA - Lunar IceCube to Take on Big Mission from Small Package. 4 серпня 2015.
  77. ↑ Foust, Jeff (17 лютого 2023). Deep space smallsats face big challenges. SpaceNews (амер.). Процитовано 15 вересня 2023.
  78. ↑ NASA, Intuitive Machines Announce Landing Site for Lunar Drill. 3 листопада 2021.
  79. ↑ NASA - NSSDCA - Spacecraft - Details.
  80. ↑ JPL Science: Lunar Trailblazer. JPL Science. Процитовано 31 березня 2022.
  81. ↑ Lunar Discovery and Exploration Program (LDEP). NASA Science. Процитовано 31 березня 2022.
  82. ↑ Tereza Pultarova (28 березня 2023). Hidden water source on the moon found locked in glass beads, Chinese probe reveals. Space.com (англ.). Процитовано 13 квітня 2023.
  83. ↑ He, Huicun; Ji, Jianglong; Zhang, Yue; Hu, Sen; Lin, Yangting; Hui, Hejiu; Hao, Jialong; Li, Ruiying; Yang, Wei (April 2023). A solar wind-derived water reservoir on the Moon hosted by impact glass beads. Nature Geoscience (англ.). 16 (4): 294—300. Bibcode:2023NatGe..16..294H. doi:10.1038/s41561-023-01159-6. ISSN 1752-0908.
  84. ↑ L.F.A. THEODORE; V.R. Eke & R. Elphic. Lunar Hydrogen Distribution after KAGUYA(SELANE) (PDF). 2009 Annual Meeting of LEG (2009). Процитовано 18 листопада 2009.
  85. ↑ а б в Jones, Brant M.; Aleksandrov, Alex; Hibbitts, K.; Dyar, M. D.; Orlando, Thomas M. (28 жовтня 2018). Solar Wind‐Induced Water Cycle on the Moon. Geophysical Research Letters (англ.). Т. 45, № 20. doi:10.1029/2018GL080008. ISSN 0094-8276. Процитовано 29 квітня 2024.
  86. ↑ Ice on the Moon, NASA
  87. ↑ The Moon and Mercury May Have Thick Ice Deposits. Bill Steigerwald and Nancy Jones, NASA. 2 August 2019.
  88. ↑ Reiss, P.; Warren, T.; Sefton‐Nash, E.; Trautner, R. (2021-05). Dynamics of Subsurface Migration of Water on the Moon. Journal of Geophysical Research: Planets (англ.). Т. 126, № 5. doi:10.1029/2020JE006742. ISSN 2169-9097. Процитовано 29 квітня 2024.
  89. ↑ Mysteries from the moon's past. Washington State University. 23 липня 2018. Процитовано 22 серпня 2020.
  90. ↑ Schulze-Makuch, Dirk; Crawford, Ian A. (2018). Was There an Early Habitability Window for Earth's Moon?. Astrobiology. 18 (8): 985—988. Bibcode:2018AsBio..18..985S. doi:10.1089/ast.2018.1844. PMC 6225594. PMID 30035616.
  91. ↑ News | Center for Astrophysics.
  92. ↑ Treaty on Principles Governing the Activities of States in the Exploration and Use of Outer Space, including the Moon and Other Celestial Bodies («Outer Space Treaty») [Архівовано 2011-04-27 у Wayback Machine.], UN Office for Outer Space Affairs
  93. ↑ «Moon Water: A Trickle of Data and a Flood of Questions», space.com, March 6, 2006
  94. ↑ Agreement Governing the Activities of States on the Moon and Other Celestial Bodies («Moon Treaty») [Архівовано 2008-05-14 у Wayback Machine.], UN Office for Outer Space Affairs
  95. ↑ Luxembourg leads the trillion-dollar race to become the Silicon Valley of asteroid mining. CNBC. 16 квітня 2018.
  96. ↑ The House just passed a bill about space mining. The future is here. - The Washington Post. The Washington Post.
  97. ↑ It's now legal to own and mine asteroids. The Independent (англ.). 26 листопада 2015. Процитовано 13 квітня 2023.
  98. ↑ а б White House looks for international support for space resource rights. 7 квітня 2020.

Посилання

[ред. | ред. код]
Отримано з https://uk.wikipedia.org/w/index.php?title=Вода_на_Місяці&oldid=43539023