No início da era espacial, durante os dias do programa Apollo, os cientistas acreditavam que a lua para estar completamente seca.Nestas primeiras fases de evolução de satélite, a ausência de uma atmosfera e a influência da radiação solar foram pensados suficiente para evaporar todos substâncias voláteis para o espaço. No entanto, em the1990s, os cientistas obtiveram dados da sonda Lunar Prospector que abalou a sua confiança: a corrente de nêutrons a partir da superfície do satélite foi indicativo de uma fração maior de hidrogênio no solo perto da superfície de algumas regiões da lua, que se poderia interpretar como um sinal da presença de água.
Hoje, as reservas de água encontradas na Lua são o resultado de asteróides que agem como "veículos de entrega" e não de cometas caindo como se pensava anteriormente. Usando simulação de computador, os cientistas do MIPT eo RAS geosfera Dynamics Institute descobriram que um grande asteróide pode fornecer mais água para a superfície lunar do que a queda acumulada de cometas ao longo de um período de bilhões de anos. Sua pesquisa é discutido em um artigo publicado recentemente na revista Planetary and Space Science.
Para explicar como a água poderia ser mantida na superfície da lua, os cientistas formularam uma teoria conhecida como "armadilhas frias." O eixo de rotação da lua é quase vertical, que é por isso que nas regiões polares existem crateras com pisos que nunca são expostas à luz solar. Quando os cometas consistem principalmente de queda de gelo de água, a água evaporada pode gravitar para essas "armadilhas" e lá permanecer indefinidamente, como os raios solares não evaporam-lo.
Nos últimos anos, as missões lunares (a sonda indiana Chandrayan, a LRO americana, dados da sonda Cassini e Deep Impact) trouxeram cientistas duas peças novas informações. A primeira é que há de fato quantidades atencioso com os grupos de água e hidroxila no solo perto da superfície na lua. O experimento LCROSS, em que uma sonda propositadamente caiu sobre a lua resultando na libertação de uma nuvem de gás e pó que mais tarde foi estudada com a utilização de um espectrómetro, confirmação directa da existência de água e outras substâncias voláteis. O segundo pedaço de novas informações vieram quando os russo EMPRESTE aparelho montado a bordo LRO gerado um mapa de distribuição de água na superfície da lua.
Mas esta segunda peça tem apenas parcialmente comprovada sua teoria: o mapa de "armadilhas frio" não correspondia ao mapa de depósitos de água. Os cientistas tiveram para refinar a teoria, ea idéia de "congelation lunar" foi proposto. É permitido aceitar que a "sobrevivência" de gelo de água nas regiões expostas a luz solar é possível em um cobertor solo. Sugeriu-se também que uma parte substancial da "água" visto pelas sondas é implantado vento solar: átomos de hidrogénio de vento solar reagir com átomos de oxigênio e formam um "orvalho" instável de moléculas de água e hidroxilo. Cientistas deixou em aberto a possibilidade de que a água pode existir em um estado ligado, ou seja, em minerais hidratados.
Havia ainda a questão de determinar como a água tinha aparecido na lua e como muito do que poderia haver. Ao mesmo tempo, outra questão pode vir a ser de importância prática nos próximos anos: se as estações tripuladas devem ser construídas na Lua no futuro próximo, devemos saber que tipo de recursos que podemos contar, de preferência antes do início da construção .
Vladimir Svettsov e Valery Shuvalov, que vem pesquisando a queda de cometas e asteróides, incluindo a simulação computadorizada da catástrofe Tunguska, bem como o meteorito queda Chelyabinsk, decidiu desenvolver o mecanismo mais provável de entrega de água para a lua e uma aproximada volume de "oferta". Para isso, eles usaram o SOVA algoritmo, que eles próprios criaram, para a modelagem computadorizada da queda dos corpos cósmicos sobre a superfície da lua. Cada corpo tinha sua própria velocidade e seu próprio ângulo de queda. Em particular, na saída, o modelo demonstrou a distribuição das temperaturas máximas quando a massa do corpo que cai aquecidas durante o impacto, bem como a sua dinâmica.
Os cientistas primeiro decidiu verificar se os cometas são capazes de cumprir o papel de principais fornecedores de água "." A velocidade típica de um cometa de gelo varia de 20 a 50 quilómetros por segundo. As estimativas sugerem que uma tal velocidade de alto impacto faz com que a partir de 95 a 99,9 por cento de água a evaporar-se para o espaço para além recuperar. Há uma família de cometas de período curto cuja velocidade de queda é muito menor - 10/08 km por segundo. Esses cometas de período curto representam cerca de 1,5 por cento das crateras lunares. No entanto, a simulação mostrou que, quando estes cometas de período curto caem, quase todos a água evapora e menos de 1 por cento do que permanece no ponto de impacto.
"Chegamos à conclusão de que apenas uma pequena quantidade de água que chega com um cometa fica na lua, ea partir deste decidiu explorar a possibilidade de um asteróide origem da água lunar", diz Shuvalov.
Os cientistas decidiram dar uma olhada mais de perto em asteróides e descobriu que eles consistem de materiais de construção inicialmente não diferenciadas do sistema solar e contêm uma proporção bastante considerável de água. Em particular, carbonáceo chondrite, o tipo mais comum de asteróides e meteoritos, pode conter até 10 por cento de água.
No entanto, a água em condritos é eficazmente protegido: é uma condição química limitada, e é "bloqueado" numa rede cristalina dos minerais. A água começa a infiltrar-se para fora somente quando é aquecida a 300-1200 graus centígrados, dependendo do tipo de mineral hidratado. Isto significa que tem o potencial de se manter na cratera em conjunto com o asteróide.
A simulação também revelou que quando a velocidade de queda é de 14 km por segundo e o ângulo de queda é de 45 graus, cerca de metade da massa do asteróide nunca vai chegar até a temperatura de fusão e permanece em estado sólido. Um terço de todos os asteróides que caem sobre a lua tem uma velocidade de menos de 14 km por segundo pouco antes do impacto. Quando isto acontece, a parte principal do corpo caído permanece na cratera: 30-40 por cento é deixado após um impacto oblíquo, e 60-70 por cento depois de uma vertical.
"Concluímos que a queda de asteróides que contêm água poderia gerar" depósitos "de água quimicamente limitada dentro de algumas crateras lunares", diz Shuvalov. "A queda de um tamanho de dois quilômetros asteróide com um percentual bastante elevado de minerais hidratados poderia trazer para a lua mais água do que todos os cometas que caíram ao longo de bilhões de anos", acrescenta.
Cálculos revelam que cerca de 2 para 4,5 por cento de crateras lunar poderia conter fontes consideráveis de água na forma de minerais hidratados. Eles são estáveis o suficiente para conter a água, mesmo em áreas expostas ao sol
"Isto é muito importante, porque as armadilhas frias polares não são áreas muito conveniente para a construção de bases Lua. Há uma pequena quantidade de energia solar e que é difícil organizar uma comunicação de rádio e, por último, existem dramaticamente baixas temperaturas. A possibilidade de obtenção de água lunar em regiões expostas ao sol pode tornar a questão da exploração do satélite muito mais fácil ", concluiu o cientista.
Instituto de Moscou de Física e Tecnologia
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