Магнитосфера Земли может быть одним из поставщиков воды для Луны, правда, не самым главным.

На Луне существует Море Ясности и Море Кризисов, Залив Любви, Озеро Печали, Океан Бурь и даже Болото Эпидемий. Вот только воды во всех этих прекрасных «водоёмах» – кот наплакал. По крайней мере, так считали довольно продолжительное время. Когда же на Землю были доставлены первые образцы лунного грунта, мнение исследователей начало меняться.

Луна, экранированная от солнечного ветра (жёлтый цвет) магнитосферой Земли (голубой цвет), в представлении художника. Илл.: E. Masongsong, UCLA EPSS, NASA GSFC SVS, phys.org

Сначала присутствие воды в пробах было поставлено под сомнение – мало ли, она могла попасть туда во время длительной транспортировки. Однако советская автоматическая межпланетная станция «Луна-24» в 1976 году доставила на Землю образцы лунного грунта, в которые никакая вода «со стороны» попасть не могла, и там её всё равно оказалось 0.1% по массе. Впоследствии воду на Луне «находили» преимущественно дистанционно – оказалось, что наш естественный спутник вовсе не такой «сухой», как казалось.

Что представляет собой лунная вода? Конечно, это не жидкость и даже не куски льда. За исключением глубоких лунных кратеров, в которые никогда не попадает солнечный свет, и где неограниченно долго может существовать настоящий лёд, в большинстве случае лунная вода – это молекулы H₂O или её «кусочки» – гидроксилы OH, рассеянные в веществе лунной поверхности. Такую воду ещё называют химически связанной. И есть определённые вопросы, связанные с тем, откуда эта вода на Луне взялась.

Например, она могла там остаться со времени формирования самой Луны. Часть воды могли занести из космоса кометы и метеориты. Ещё один необычный механизм образования воды связан с действием солнечного ветра. Солнечный ветер – это поток ионизированных частиц, которым Солнце «дует» во все стороны. В составе солнечного ветра есть ионы или атомы водорода – протоны. Когда такой поток протонов сталкивается с веществом, содержащим атомы кислорода (как, например, большая часть минералов), то энергии протонного «дождика» может вполне хватить на то, чтобы «вытащить» кислород из минерала, превратив его в воду или гидроксил.

Международная группа исследователей из Шаньдунского университета и ряда других научных центров изучала образование воды на Луне под действием солнечного ветра и обнаружила одну необычную особенность. Дело в том, что образование воды и гидроксилов за счёт действия протонов солнечного ветра – это динамический процесс.

Количество воды на Луне увеличивается за счёт прилетающих протонов солнечного ветра и уменьшается за счёт «испарения», когда энергия света (а не поток солнечного ветра) нагревает лунную поверхность. В жизни Луны периодически случаются периоды, длящиеся 3-5 дней, когда она попадает в магнитосферу Земли, которая как щит закрывает наш естественный спутник от солнечного ветра. И в такие периоды количество связанной воды на Луне должно было бы уменьшаться. Но оказалось, что этого не происходит: воды не становится меньше.

Исследователи предположили, что это происходит за счёт того, что в самой магнитосфере Земли хватает разных ионов, в том числе ионов кислорода и протонов, которые вполне могут долетать до Луны и, попадая на её поверхность, компенсировать потери воды от солнечного ветра. Хотя детали таких процессов ещё предстоит выяснить. В любом случае, этот пример показывает, насколько сложным может быть «круговорот воды» в Солнечной системе.

По материалам Arxiv.org