Астрономы не нашли следов обильного водяного льда в затененных кратерах Луны

Группа американских астрономов под руководством Шуай Ли из Гавайского университета в Маноа обнаружила, что в постоянно затененных областях Луны, вероятно, отсутствуют значительные залежи водяного льда. Согласно результатам, опубликованным в журнале Science Advances, даже в наиболее холодных кратерах содержание льда не достигает уровня, необходимого для надежной регистрации с помощью современных методов наблюдения.

Новое исследование, проведенное командой под руководством Шуай Ли из Гавайского университета в Маноа, вносит существенные коррективы в представления о лунных ресурсах. Ученые поставили под сомнение гипотезу о существовании богатых залежей водяного льда на поверхности естественного спутника Земли. Свои выводы они представили в авторитетном журнале Science Advances, основываясь на данных, собранных с помощью инструмента ShadowCam. Эта камера была установлена на борту южнокорейского аппарата Danuri (Korea Pathfinder Lunar Orbiter), что подчеркивает международный характер работы.

Объектом внимания исследователей стали постоянно затененные области или регионы  (англ. permanently shadowed regions). Такие участки формируются на небесных телах с небольшим наклоном оси вращения, где глубокие кратеры у полюсов навсегда скрыты от солнечных лучей. В отсутствие атмосферы, которая могла бы перераспределять тепло, эти зоны остаются естественными холодильными ловушками.

Аналогичные явления наблюдаются на Меркурии, где перепады температур достигают экстремальных значений, а также на карликовой планете Церера. Однако, как отмечают авторы, для Луны прямых доказательств наличия крупных ледяных отложений до сих пор было недостаточно, а большинство свидетельств оставались косвенными.

В своей работе группа применила технику анализа оптических свойств. Водяной лед обладает двумя ключевыми характеристиками, отличающими его от лунного реголита, рыхлого поверхностного слоя пыли и обломков. Во-первых, лед имеет более высокую отражательную способность в видимом диапазоне. Во-вторых, он демонстрирует эффект сильного рассеяния света. Для фиксации этого эффекта ShadowCam проводила съемку одних и тех же участков под разными углами, позволяя ученым отслеживать изменения яркости в зависимости от угла обзора.

Астрономы исходят из того, что лунный лед редко бывает чистым; чаще он представляет собой смесь с реголитом в разных пропорциях. Чтобы сигнал был уверенно зафиксирован с помощью используемых методов, содержание льда в поверхностном материале должно составлять не менее 20–30 процентов. Однако, проанализировав полученные изображения, команда Шуай Ли не обнаружила четких признаков наличия льда даже на этом пороговом уровне ни в одном из исследованных постоянно затененных регионов.

Таким образом, полученные данные наносят удар по весьма оптимистичным прогнозам, предсказывавшим обилие водяного льда в полярных кратерах Луны. Тем не менее, работа не исключает присутствие льда полностью. Команда ученых подчеркивает, что некоторые измерения все еще могут соответствовать смесям с содержанием воды менее 10 процентов, которые находятся ниже текущего предела обнаружения.

В перспективе исследователи планируют снизить этот порог до одного процента. Даже если будет подтверждено наличие лишь незначительного количества льда, это станет критически важным для оценки ресурсной базы будущих пилотируемых миссий и поможет понять механизмы доставки воды на Луну, что в свою очередь прольет свет на ранние этапы эволюции Солнечной системы.