Не считая Солнца, Луна — наверное, самое важное для нас небесное тело, но во многом остается загадочным до сих пор. Воспеваемая поэтами, изучаемая астрономами, а в последние 50 лет исследуемая геологами и посещенная 12-ю людьми, она по‑прежнему хранит свои загадки, в числе которых и лунная вода. Похоже, наш спутник совсем не такой сухой, как принято думать.

Снимок Луны, сделанный астрономом-любителем Сильвейном Вейллером (Sylvain Weiller)
Миллиарды лет назад кометы, состоящие из больших количеств водяного льда, бомбардировали молодые Землю и Луну
Содержание водорода измерил аппарат Lunar Prospector
А вот и сам бесстрашный зонд Lunar Prospector
На смену ему приходит более современный и совершенный Lunar Reconnaissance Orbiter

Человечество готовится к возведению на нашем естественном спутнике постоянной обитаемой базы, и тем более важным становится вопрос: есть ли здесь вода? Несмотря на то, что найти ее до сих пор не удается, ученые почти не сомневаются: есть. Казалось бы, откуда ей взяться на этих безжизненных пустошах? Ведь даже школьники понимают, что и Море Спокойствия, и Море Бурь заполнены всего лишь пылью. Однако ответ прост — оттуда же, откуда и на Земле.

Согласно общепринятой сегодня гипотезе, вода или в уже «готовом» виде, или в форме ее составляющих (водорода и кислорода) были занесены на Землю извне, в очень далекой древности, когда (около 3,9 млрд лет назад) наша планета проходила период тяжелой бомбардировки, постоянно терпя удары многочисленных комет и астероидов. Луна к тому времени уже появилась на небосклоне (откуда — мы рассказывали в статье «Бесценный спутник») поблизости от Земли, а значит должна была подвергаться этой атаке не менее, чем планета, и так же получать запасы воды или ее компонентов. Однако небольшой спутник не может похвастаться нашей довольно сильной гравитацией и не мог удержать достаточные объемы воды, которая большей частью испарилась. Большей частью — но вряд ли вся.

В древности некоторые астрологи считали, что Луна изобилует морями и связывали ее со стихией воды. Даже современная топография спутника с его многочисленными «морями» напоминает об этом поверии. Но ни Нил Армстронг, ни Баз Олдрин, впервые ступившие на ее поверхность в районе Моря Спокойствия, обнаружили лишь скалы и пыль, и уже тогда это никого не удивило. Ученые давно узнали, что лунные «моря», на самом деле, скорее похожи на земные пустыни.

Когда в середине 1960-х шли приготовления к полету первых людей на Луну, астрономы и геологи совместно исследовали ее и дискутировали о происхождении неровностей ее поверхности: то ли от внутренних вулканических сил (а значит, формировались тысячелетиями), то ли под воздействием бомбардировки из космоса (и образовались в считанные секунды после удара). Но впервые верный ответ дал еще в конце XIX в. известный геолог Грув Карл Гилберт (Grove Carl Gilbert), который был уверен, что лунные кратеры — воронки от ударов крупных небесных тел, в основном, астероидов.

Полеты многочисленных лунных миссий подтвердили его догадку, но поставили и новый вопрос: если вода на Земле привнесена, в основном, кометами и астероидами, не могло ли проходить подобное и с Луной? И остались ли там хоть какие-то ее следы?

В 1994 г. аппарат Clementine облетел наш спутник и составил подробную карту его поверхности, параллельно проводя ряд важных измерений. В частности, он посылал радиосигнал в скрытые глубокой тенью кратеры в окрестностях лунного Южного полюса. Отраженные волны регистрировали наземные станции, что позволило с некоторой уверенностью сказать, что там, в расщелинах скрыто нечто, весьма напоминающее лед. Действительно, здесь, укрытые от солнечных лучей, ледяные кристаллы могут, в принципе, надежно сохраняться долгие и долгие годы.

Все бы хорошо — но окончательной уверенности это не могло дать, а дополнительные исследования, направленные на поиски отложений льда в этих кратеров и проделанные с помощью мощнейшей наземной радио-обсерватории Arecibo, не смогли подтвердить данные Clementine.

4 года спустя для проверки к Луне отправилась миссия Lunar Prospector, бортовой спектрометр которой просканировал всю лунную поверхность в поисках минералов, богатых водородом. И снова от приполярных областей пришел интересный сигнал, говорящий о том, что они весьма богаты этим элементом. Но вода ли это? Многие ученые по‑прежнему считают, что да.

История Lunar Prospector закончилась шумно: выполнив свою основную задачу, аппарат было решено использовать по полной и разбить его о поверхность Луны близ Южного полюса. Ученые надеялись, что в результате удара удастся открыть что-нибудь интересное — например, засыпанные пылью слои льда. Выброшенные обломки и испарившийся материал можно было бы проанализировать, поставив точку в этом важном вопросе.

Все прошло, как по маслу. Несколько команд астрономов направили приборы на поднятое погибшим зондом облако пыли — но безуспешно. Либо воды и вправду не было, либо ее оказалось недостаточно, чтобы наземная аппаратура смогла зарегистрировать ее. Словом, никаких определенных свидетельств наличия воды получить не удалось.

Впрочем, гибель Lunar Prospector была не напрасной — она лишь подстегнула дальнейшие поиски. В этом году на его место заступит новый зонд — Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO), оснащенные намного более совершенной аппаратурой, способной искать и находить воду. Если ему это удастся, то можно будет с полным правом назвать Луну не только местом для исследований и экспериментов — но и местом для жизни.

А пока миссия LRO готовится к полету, исследования не замирают. Группе ученых удалось использовать новейшие техники анализа для изучения привезенных с Луны образцов. Один из авторов работы Эрик Хаури (Erik Hauri) поясняет: «Последние десятилетия минимум воды, доступный для обнаружения, составлял, в лучшем случае, 50 частей на миллион. Нам удалось снизить его до 5-ти — и показать, что в небольших кусочках вулканического стекла ее содержание достигает целых 46-ти частей на миллион».

При этом ученые выяснили, что содержание разных компонентов в таких мелких лунных «стекляшках» зависит от точки: легкие вещества собираются ближе к центру, а по краям почти отсутствует. Это говорит о том, что до 95% воды действительно было утеряно Луной. И, судя по ее распределению в образцах, потери эти были вызваны ничем иным, как вулканической активностью, существовавшей на Луне миллиарды лет назад. Именно такая модель позволяет объяснить содержание воды в стекле и ее распределение — другие факторы привели бы к иной картине.

По расчетам исследователей, на момент извержения лунная магма содержала до 750 частей воды на миллион. Немало для небесного тела, считающегося совершенно сухим! Осталось надеяться, что не вся она улетучилась в космос, и на Луне осталось достаточно для будущих поселенцев.

Напоследок стоит сказать, что с Луной нам очень повезло. Согласно недавнему исследованию, такие «идеальные» спутники встречаются нечасто. Читайте об этом: «Большая редкость во Вселенной».

По информации NASA и пресс-релизу Carnegie Institution of Science