Солнечный ветер, который постоянно «дует» от Солнца, состоит в основном из протонов, ядер атомов водорода, потерявших свои электроны. Двигаясь со скоростью более 1,6 млн км/час, он проносится по всей Солнечной системе. Полярные сияния, которые мы видим на Земле, прямое его следствие.
Однако большинство частиц солнечного ветра не достигают поверхности Земли, потому что у нашей планеты есть магнитный щит и атмосфера, которые их отклоняют. У Луны же такой защиты нет. Как показали компьютерные модели и лабораторные эксперименты, когда протоны врезаются в поверхность Луны, которая состоит из пыльного и каменистого материала, называемого реголитом, они сталкиваются с электронами и рекомбинируют, образуя атомы водорода.
Затем атомы водорода могут двигаться по поверхности Луны и соединяться с атомами кислорода, которые уже присутствуют в большом количестве в таких минералах, как кремний. Так образуются гидроксильные ионы (ОН), компоненты воды, а также сами молекулы воды (H2O).
Ученые обнаружили доказательства наличия молекул гидроксила и воды на поверхности Луны, на глубине всего в несколько миллиметров. К сожалению, современные инструменты не позволяют с точностью определить разницу между гидроксилом и водой, поэтому ученые используют термин «вода» для обозначения и того и другого, и смеси обеих молекул, пишет Phys.
В 2016 году ученые обнаружили, что во время метеоритных дождей поверхность Луны высвобождает воду. Когда частичка кометного мусора ударяется о Луну, она испаряется при ударе, создавая в реголите ударную волну. Если падающий объект достаточно большой, ударная волна может пробить сухой верхний слой почвы и высвободить молекулы воды из гидратированного слоя, расположенного чуть ниже. Космический аппарат LADEE агентства НАСА обнаружил эти молекулы воды, когда они попадали в разреженную атмосферу Луны.
Измерения LADEE намекают, что солнечный ветер необходим для возникновения на поверхности Луны воды или ее компонентов. Команда ученых из Центра космических полетов им. Годдарда (США) разработала и провела эксперимент, который подтвердил возможность появления молекул воды из реголита и солнечного ветра. А также установил, что спектральный сигнал лунной воды меняется на протяжении дня.
В некоторых регионах он сильнее прохладным утром и затухает по мере нагревания поверхности, вероятно, из-за того, что молекулы воды и водорода перемещаются или уходят в космос. Когда поверхность снова остывает ночью, сигнал снова достигает пика. Этот суточный цикл указывает на активный источник — скорее всего, солнечный ветер — каждый день пополняющий крошечные запасы воды на Луне.
Лунный лед может обеспечить не только потребности космонавтов в питьевой и технической воде, но и использоваться для производства ракетного топлива. Проанализировав графики лунной температуры, собранные аппаратом, севшим на Луну в августе 2023 года в рамках миссии «Чандраян-3», индийские ученые пришли к выводу, что добывать лед может быть легче, чем считалось.
