Американские ученые предложили способ обнаружения и картирования залежей водяного льда в недрах Луны с помощью сейсморазведки. Метод, основанный на анализе вибраций лунного грунта, может помочь будущим лунным миссиям в поиске ключевых ресурсов. Результаты исследования описаны в статье для журнала Science Advances.
Открытие имеет большое значение для программы NASA «Артемида», в рамках которой в 2028 году планируется высадка астронавтов в районе южного полюса Луны. Предполагается, что в постоянно затененных кратерах этого региона могут находиться значительные запасы льда. Этот лед – потенциальный источник питьевой воды, кислорода для дыхания и водорода для ракетного топлива, что позволит сократить объём грузов, доставляемых с Земли, и упростит создание обитаемых баз.
В отличие от орбитальных аппаратов, которые сканируют только самый верхний слой грунта, сейсмический метод позволяет заглянуть вглубь. Принцип его работы основан на физических свойствах пород. Лед делает лунный грунт (реголит) жестче, из-за чего сейсмические волны проходят через него в два-три раза быстрее, чем через сухую породу. Кроме того, богатые льдом слои могут отражать сейсмическую энергию подобно эху. Установленный на поверхности сейсмометр способен зафиксировать оба этих эффекта и не только выявить наличие льда, но и примерно оценить его объём.
Исследователи из Мэрилендского университета, Национальной лаборатории Лоуренса в Беркли и Гавайского университета подтвердили свои выводы тремя способами. Они проводили лабораторные эксперименты с замороженным вулканическим пеплом, по свойствам похожим на лунную пыль. Параллельно они создали детальные температурные модели южного полюса Луны, чтобы определить кратеры, достаточно холодные для сохранения льда в течение миллиардов лет. Третьим этапом стало компьютерное моделирование, показавшее, как «лунотрясения» будут распространяться через подповерхностные ледяные залежи.
Помимо практической пользы для колонизации, лунный лед представляет и научный интерес. Возраст окружающих пород оценивается примерно в четыре миллиарда лет, поэтому сохранившийся в них лед может содержать информацию о том, как вода распределялась в молодой Солнечной системе, и пролить свет на происхождение океанов на Земле.
Теорию могут проверить уже в ближайшие годы. В конце 2026 года китайская миссия «Чанъэ-7» должна доставить сейсмометр в район кратера Шеклтон, где предполагается наличие льда. В 2028 году американские астронавты в рамках миссии «Артемида» также могут развернуть на Луне сейсмическое оборудование.
