Предложен новый способ удаленных поисков воды на безатмосферных телах Солнечной системы
Сотрудники лаборатории геохимии углерода им. Э.М. Галимова Института геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского Российской академии наук (ГЕОХИ РАН) совместно с китайскими коллегами из Университета Уханя разработали метод нахождения следов воды на Луне, Меркурии, Марсе и других небесных телах, не имеющих атмосферы. Новый способ использует в качестве маркеров наличия воды инфракрасные спектры отражения оливина — одного из породообразующих минералов каменных планет.
Авторы изучили ИК-спектры различных изотопных форм воды (-OH, -OD, H2O, HDO и D2O), входящих в кристаллическую структуру форстерита (разновидность оливина) базальтов лунных морей, и доказали, что по этим анализам можно удаленно определить наличие в коре легкой и тяжелой воды. В качестве исходных данных исследователи использовали информацию, полученную лунным минералогическим спектрометром М3, установленным на борту индийского космического аппарата «Чандраян‐1», находившегося на лунной орбите в 2008-2009 годах, и стратосферной обсерватории SOFIA — совместного проекта НАСА и Германского центра авиации и космонавтики.
Одно из важных открытий, сделанных M3, — свидетельство широкого распространения гидроксильной группы (-OH) и молекулярной воды на поверхности Луны. Данный факт выявили при анализе особенностей поглощения в спектре отражения в интервале от 2,8 до 3 мкм. В частности, ИК-спектры при съемке кратера Буллиальд показали, что центральный пик кратера значительно обогащен гидроксилом по сравнению с его окружением, что свидетельствует о наличии воды в магматических породах Луны. Согласно измерениям M3, поглощение в средней ИК области, характерное для OH/H2O, оказалось широко распространенным и наиболее сильным в более холодных высоких широтах.
«В этой работе мы использовали данные M3 и SOFIA для поглощения в области 3-6 мкм и попытались оценить наличие различных изотопных форм связанной с базальтами молекулярной воды, H(D)2O, и гидроксильной группы, -OH(D), на основе собственных экспериментальных и численных исследований особенностей ИК спектров водосодержащих оливинов», — прокомментировал один из участников исследования, старший научный сотрудник лаборатории геохимии углерода им. Э.М. Галимова ГЕОХИ РАН, кандидат физико-математических наук Сергей Воропаев.
Ученые считают, что одним из источников воды, газов и летучих соединений для ранней Луны была миграция вещества в Солнечной системе. Наличие большого количества угарного газа, обнаруженного в эксперименте LCROSS (НАСА), указывает на участие в этих процессах углистых хондритов. При этом спорными остаются предложенные механизмы удержания газов и воды в лунном реголите при значительном нагреве поверхности в отсутствие атмосферы.
Данное исследование стало последней работой, которую возглавлял руководитель отдела планетных исследований и космохимии ГЕОХИ РАН академик М.Я. Маров (1933-2023).
Исследование выполнено при финансовой поддержке РНФ.