Лунотрясения помогут найти скрытые залежи льда на Луне
Ученые предложили искать лед на Луне с помощью сейсмических волн от лунотрясений. Волны проходят через разные материалы с разной скоростью, поэтому подповерхностный лед можно искать по изменениям в сейсмических данных.
Работу провели специалисты Университета Мэриленда, Национальной лаборатории Лоуренса в Беркли и Гавайского университета. Команда изучила, как сейсмические волны могут выдавать залежи льда на поверхности Луны и под ней.
Лед нужен будущим лунным миссиям как источник воды. Его можно использовать для систем жизнеобеспечения, производства кислорода и ракетного топлива. Доставлять для этого воду с Земли намного дороже, чем добывать ее на месте.
«Крайне нужно определить любые материалы на Луне, которые астронавт сможет использовать, находясь там», — сказал один из авторов работы Николас Шмерр. По его словам, космонавты на Луне будут ограничены запасами, привезенными с Земли, поэтому, чтобы облегчить жизнь обитателей лунных баз, местные ресурсы нужно освоить как можно скорее.
Поиск льда на Луне осложняется тем, что его не видно на обычных снимках. Залежи находятся в полярных районах, в том числе в постоянно затененных кратерах, а также могут скрываться глубоко в лунном грунте.
О том, что вода на Луне есть, говорят данные сразу нескольких миссий. Ее следы нашли в образцах пород, доставленных по программе «Аполлон», а также в данных «Чанъэ-5», обсерватории SOFIA и индийской миссии «Чандраян». Часть воды могла попасть на Луну с кометами и астероидами, а часть — образоваться уже на поверхности под действием солнечного ветра и метеоритной бомбардировки. Вероятно, она накапливалась постепенно — миллионы или даже миллиарды лет, а не появилась после какого-то одного крупного столкновения.
Авторы предлагают искать лед по тому, как через лунный грунт проходят сейсмические волны. Лунотрясение запускает колебания, которые расходятся под поверхностью. Если на пути волны встречается не сухая пыль и раздробленная порода, а участок с большим количеством льда, ее скорость меняется. По расчетам, через ледяной материал волны могут идти в два-три раза быстрее, чем через сухой грунт или песок.
Лед также делает грунт более жестким: он заполняет промежутки между частицами и как бы скрепляет их. Из-за этого часть сейсмических волн может отражаться назад.
«Мы можем использовать сейсмические волны не только для того, чтобы понять, есть ли лед, но и примерно оценить, сколько его там», — объяснил Шмерр.
Команда проверила идею тремя способами. Сначала исследователи взяли вулканическую породу из Аризоны, похожую на лунные породы, измельчили ее, заморозили и просветили рентгеном, чтобы увидеть, как лед распределяется между зернами. Затем они использовали температурные модели полярных районов Луны: там есть участки, куда почти не попадает солнечный свет, поэтому лед может оставаться стабильным очень долго. После этого ученые смоделировали небольшие лунотрясения и проследили, как сейсмические волны должны проходить через грунт с подповерхностным льдом.
Во всех трех проверках лед удалось выделить в данных сравнительно легко. Теперь авторы предлагают расширить лабораторные испытания с разными аналогами лунного грунта, улучшить модели лунного рельефа и провести новые сейсмические расчеты, чтобы точнее определять глубину и расположение залежей.
Проверить метод можно будет на будущих миссиях. Китайская «Чанъэ-7» должна доставить в район кратера Шеклтона сейсмометр, который сможет искать лед в месте посадки. В 2028 году миссия Artemis IV также должна установить на Луне станцию мониторинга окружающей среды с оборудованием для сейсмических исследований.
Источник фото на обложке: NASA
Самое популярное
