Ученые из России и КНР выяснили, как искать воду в космосе на расстоянии
Международная группа исследователей предложила метод, который позволит искать запасы воды на Луне, Марсе и других небесных телах, где отсутствует атмосфера. В этом им помогли оливины — одни из породообразующих минералов, которые присутствуют на многих каменных планетах и в состав которых входят гидроксильные группы. Именно их инфракрасные спектры отражения и было предложено использовать в качестве маркеров наличия воды.
Авторами метода выступили сотрудники лаборатории геохимии углерода им. Э.М. Галимова ГЕОХИ РАН, а также их коллеги из Университета Уханя в Китае. В рамках своей работы они изучили ИК-спектры разных изотопных форм воды, включая H2O (изотопно легкая вода, может быть питьевой) и D2O (тяжелая, смертельна опасна для человека, но может использоваться для ракетного топлива). Источниками первой могут выступать метеориты, падающие на Луну и планеты (так называемые углистые хондриты), а второй — кометы.
Исследователи положили в инфракрасный спектрометр разновидность оливина — форстерит — и измерили образцы с разным содержанием воды. Проанализировав смещение линий минерала в приборе, ученые соотнесли их с легкой и тяжелой формами следов воды в оливине. «Мы <…> попытались оценить наличие различных изотопных форм связанной с базальтами молекулярной воды, H(D)2O, и гидроксильной группы, -OH(D), на основе собственных экспериментальных и численных исследований особенностей ИК спектров водосодержащих оливинов», — объяснил старший научный сотрудник лаборатории Сергей Воропаев.
Основой для исследования послужили данные, добытые индийской автоматической межпланетной станцией «Чандраян‐1». Она находилась на окололунной орбите в 2008-2009 годах и собирала сведения в том числе с помощью минералогического спектрометра М3. Также ученые использовали архив стратосферной обсерватории SOFIA (проект NASA и немецкого DLR).
Индийскому прибору удалось зафиксировать на поверхности Луны большие количества гидроксила и молекулярной воды. Речь идет о кратере Буллиальд, центральный пик которого, как показали ИК-спектры, значительно обогащен -OH по сравнению с его окружением. Это означает, что в лунных магматических породах присутствует вода. Причем поглощение в области 3-6 мкм, характерное для OH/H2O, оказалось наиболее сильным в более холодных высоких широтах.
Таким образом, команда смогла определить изотопы воды на небесном теле, где нет атмосферы, прием сделать это дистанционно. Особенность этого метода заключается в том, что с его помощью можно вычислять изотопный состав воды, существовавший на той или иной планете в прошлом. «Наша группа нашла очень удобный индикатор показателя типа такой воды — спектры оливинов. Когда эти минералы кристаллизовались, они сохранили в себе следы той, древней воды, а мы научились определять ее следы при помощи спектроскопии», — подчеркнул Воропаев.
Ученые ГЕОХИ РАН планируют тесно сотрудничать с разработчиками станций «Луна-26» или «Луна-27», чтобы последние могли найти следы воды в оливине на спутнике Земли с помощью бортового ИК-спеткрометра. Если специалисты выяснят, каким был изотопный состав древней воды в лунной мантии, новый метод можно будет применить к другим небесным телам — Меркурию или Марсу.
Как напомнил специалист, не так давно мимо Меркурия вновь пролетел европейско-японский зонд BepiColombo, на котором установлены несколько российских приборов. Этот аппарат, вероятно, сможет обнаружить оливины самостоятельно — по четким спектральным линиям. Но найти следы воды и определить ее изотопный состав можно будет с помощью нового метода.
Самое популярное
