Ученые выяснили, как дистанционно отличить токсичную лунную воду от безопасной
Ученые из Института геохимии и аналитической химии имени Вернадского РАН выяснили, как зонды смогут искать безопасную питьевую воду на планетах земной группы. Исследователи изучили анортит — кальциевый плагиоклаз, который составляет более 70% лунной коры. Эта работа поможет аппарату «Луна-26» точно анализировать поверхность спутника с орбиты.
Искать воду на Луне нужно внимательно, так как она бывает токсичной. В ходе эволюции организмы привыкли опираться на легкие изотопы. Когда тело разделяет элементы во время метаболизма, оно задерживает легкие атомы и избавляется от тяжелых. Если человек долго пьет воду, где много дейтерия или тяжелого кислорода-17 и кислорода-18, он может отравиться. Поэтому ученым необходимо понимать, какая именно вода прячется в лунном грунте: прилипает ли она к поверхности частиц или проникает в саму структуру кристалла.
Чтобы отличать безопасную воду от тяжелой на расстоянии, исследователи измеряют, как минералы пропускают и отражают инфракрасный свет. Сухой минерал преломляет лучи иначе, чем влажный. Когда молекулярная вода или гидроксильные группы входят в анортит, его кристаллическая решетка остается стабильной. При этом спектры комбинационного рассеяния показали, что когда камень намокает, на его поверхности появляется сложная сеть из скоплений воды.
Ученые рассчитали эти процессы на компьютере и проверили на природных образцах. Они построили численные модели в программе Biovia Materials Studio через модуль ALT/CUSTEP. Затем исследователи просветили минералы на инфракрасном Фурье-спектрометре ФТ-801 с приставкой для двойного прохождения от новосибирской компании «Симекс» и на Рамановском спектрометре inVia Renishaw Reflex. Свои расчеты авторы также сравнили с данными, которые собрала летающая инфракрасная обсерватория SOFIA — совместный проект NASA и Германского центра авиации и космонавтики.
Эксперименты подтвердили, что в инфракрасном спектре можно четко увидеть обычную воду H2O, гидроксильные группы OH и OD, а также полутяжелую воду HDO. Чтобы зонды смогли удаленно заметить тяжелую воду D2O, им придется дополнительно сканировать поверхность в рекомендованных интервалах. Ведущий научный сотрудник лаборатории геохимии углерода имени Галимова ГЕОХИ РАН кандидат физико-математических наук Сергей Воропаев пояснил, что команда отобрала в спектрах характерные отпечатки, которые показывают, как атомы решетки взаимодействуют с водой разного состава. Результаты этой работы опубликовал журнал «Астрономический вестник».
На обложке генерация Pro Космос
Самое популярное
