«Водный цикл на Луне» - это фраза, которую многие люди, включая лунных ученых, никогда не ожидали услышать. Эта удивительная новая находка вездесущей воды на поверхности Луны, обнаруженная и подтвержденная тремя различными космическими аппаратами в прошлом году, была одной из главных тем недавнего обсуждения и исследования лунными исследователями. Но выяснение цикла появления и исчезновения воды в течение лунного дня остается неясным. На данный момент ученые подозревают несколько различных процессов, которые могут доставлять воду и гидроксил (ОН) к поверхности Луны: метеориты или кометы, ударяющие о Луну, дегазации изнутри Луны или солнечный ветер, взаимодействующий с лунным реголитом. Но до сих пор ни одна из деталей любого из этих процессов не складывается.
Дана Херли из Лаборатории прикладной физики Университета Джона Хопкинса входит в группу ученых, пытающихся смоделировать лунный круговорот воды, и она обсуждала работу на третьем ежегодном Лунном форуме Института лунных наук НАСА в Исследовательском центре Эймса, 20-22 июля 2010 г. ,
«Когда мы делаем модель, мы предполагаем, что потеря воды происходит посредством фотодиссоциации и, таким образом, устанавливает временные рамки», - сказал Херли Space Magazine. «И используя эту временную шкалу, количество, которое поступает через солнечный ветер или микрометеориты, не может в сумме составить сумму, наблюдаемую, если она находится в устойчивом состоянии, поэтому что-то не дрожит».
Фотодиссоциация включает в себя расщепление вещества на более простые компоненты посредством лучистой энергии солнечного света.
По-видимому, количество воды меняется в течение лунного дня. Два наблюдения с интервалом в неделю с помощью спектрометра на перепрофилированном космическом корабле Deep Impact (теперь называемом EPOXI) показали, что в области, которая находилась около терминатора Луны на рассвете, было обнаружено количество воды и гидроксила, и через неделю, когда было около полудня, эти вещества исчезли. Но новый регион на рассвете тогда имел H2O и OH.
Одна теория гласит, что вода и гидроксил частично образованы из ионов водорода в солнечном ветре. К полудню, когда на Луне тепло, вода и гидроксил теряются. К вечеру поверхность снова охлаждается, и вода и гидроксил возвращаются.
Но, по словам Херли, солнечный ветер в устойчивом состоянии не воспроизводит наблюдаемую поверхностную плотность воды и гидроксила.
Кроме того, рассмотрение других возможных источников - известной скорости распространения микрометеороидов и комет - также не дает количества наблюдаемых H2O и OH.
«Нам бы очень хотелось, чтобы у нас было больше наблюдений, чтобы понять, как они развиваются в течение дня», - сказал Херли.
В своем выступлении Херли сказала, что ее команда пытается рассмотреть все возможные ракурсы и идеи, в том числе недавние более крупные попадания комет на Луну или потенциально сезонное событие, когда вода, откладываемая на зимних полюсах, может высвобождаться, когда она нагревается летом. Но до сих пор ни одна из этих идей не была проверена или смоделирована, и на данный момент не обеспечивают решение наблюдаемого ежедневного цикла воды.
Она также отметила, что, поскольку, очевидно, происходят некоторые уникальные процессы, взаимодействие между поверхностью и атмосферой требует дальнейшего изучения.
«Поверхность и атмосфера связаны», - сказал Хёрли в интервью журналу Space Magazine. «Атмосфера создается с поверхности; нет атмосферы, которая длится долго на Луне, и она постоянно создается и теряется. И поэтому оно исходит от поверхности, либо от того, что исходит от зерен лунного реголита, либо от того, что взаимодействует с этими зернами, будь то солнечный ветер или что-то, что воздействует. Таким образом, поверхность является источником атмосферы, и эта атмосфера возвращается и снова взаимодействует с поверхностью. И вам действительно нужно понять всю эту систему ».
Итак, каково ее лучшее предположение относительно источника воды?
Херли сказал, что в реголите должна происходить какая-то рециркуляция, и, возможно, сложная химия поверхности, которая позволяет Н2О и ОН существовать в течение более длительных периодов времени, что лучше объясняет поверхностную плотность.
«То, на что я смотрела, - это то, что может происходить в атмосфере и как вещи перепрыгивают с поверхности вверх, а затем обратно на поверхность», - сказала она. «Лунный реголит довольно рыхлый, и эти мелкие частицы и газы могут опускаться в пределах реголита и находиться в пределах нескольких сантиметров в верхней части и двигаться вниз и назад. Так что в этом верхнем слое происходит обмен, который как бы действует как резервуар. Это мое лучшее предположение о том, что происходит ».
