В журнале Science опубликованы окончательные результаты обработки данных столкновения зонда НАСА Lunar Crater Remote Observation and Sensing Satellite (LCROSS) с Луной, обнаружившего запасы воды и других летучих веществ на нашем спутнике.

Само столкновение, напомним, произошло 9 октября прошлого года: в поверхность спутника на скорости около 2,5 км/с врезался разгонный блок «Кентавр», создав воронку размером 25–30 м. Выброшенное на большую высоту вещество анализировали приборы последовавшего за «Кентавром» аппарата LCROSS, который достиг поверхности четырьмя минутами позже. За столкновением также наблюдал орбитальный зонд Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO).

Отделение «Кентавра» от LCROSS (иллюстрация НАСА).

Целью «Кентавра» стал кратер Кабеус, расположенный неподалёку от южного полюса Луны. Поскольку температура на дне кратера, куда не попадает солнечный свет, сохраняется на очень низком уровне, попавшие сюда летучие вещества здесь и остаются. Падающие микрометеориты покрывают их слоем пыли, надёжно защищая от внешних воздействий и окончательно лишая возможности «сбежать».

Именно в таких местах вероятность обнаружения водного льда достигает максимума. Предварительные данные с зонда LCROSS были опубликованы уже в ноябре 2009-го: на снятых спектрах, как и ожидалось, присутствовали следы воды.

Полные результаты наблюдений LCROSS и LRO изложены в шести статьях. Наиболее интересны две: авторами первой стали исследователи из группы, возглавляемой сотрудником Научно-исследовательского центра Эймса Энтони Колапритом (Anthony Colaprete), а вторая написана под руководством Рэндэлла Глэдстоуна (Randall Gladstone) из Юго-Западного научно-исследовательского института.

Группа г-на Колаприта проанализировала информацию со спектрометров LCROSS и установила, что в поле зрения аппарата попало не более (155 ± 12) кг водного пара и льда. Если это значение сравнить с оценкой общей массы реголита, которую LCROSS мог наблюдать после столкновения, получим, что содержание водного льда в реголите составляет (5,6 ± 2,9)%. «Пять процентов — это довольно много, — замечает Энтони Колаприт. — Примерно в два раза больше, чем в Сахаре. Выходит, на Луне можно отыскать такие области, которые по запасам воды будут превосходить [отдельные] участки Земли».

Учёные также отметили спектральные полосы, соответствующие другим летучим соединениям: диоксиду углерода, лёгким углеводородам, серосодержащим веществам.

Моделирование динамики выделения пара при столкновении «Кентавра» с поверхностью Луны (иллюстрация UCLA / НАСА / JPL / Goddard).

Г-н Глэдстоун и его коллеги работали с данными установленного на борту LRO УФ-спектрографа LAMP. Наблюдая выброс вещества с дна Кабеуса, прибор зарегистрировал значительные объёмы моноксида углерода, молекулярного водорода, кальция, ртути и магния.

Эти данные чрезвычайно ценны для проектировщиков будущих лунных баз. С одной стороны, открытие водных и других ресурсов снижает необходимость в транспортировке всего необходимого с Земли. С другой — обнаружение ртути в лунном грунте затрудняет освоение Луны человеком. «Это большой сюрприз, — отмечает участник проекта LAMP Курт Резерфорд (Kurt Retherford). — Никто не ожидал увидеть здесь ртуть в объёме, не слишком сильно уступающем количеству воды».

В четырёх других материалах обсуждаются данные, полученные остальными приборами LRO, и параметры столкновения. Отметим, что ведущим автором одного из них стал Игорь Митрофанов, сотрудник Института космических исследований РАН, в котором был разработан детектор LEND, определивший области с наибольшим содержанием водорода в приполярном регионе Луны. Сразу две статьи посвящены разбору данных с радиометра Diviner, показавшего, что столкновение разогрело реголит примерно до 950 К. Даже через два часа температура в кратере опустилась «всего» до 100 К.

Краткий рассказ о миссии LRO и LCROSS:

Температурная карта южной приполярной области Луны в трёхмерном представлении (обозначения см. ниже):

Модель выброса молекулярного водорода при столкновении. Система координат связана с прибором LAMP, поле наблюдения которого показано красной вертикальной линией в точке (0, 0):

Температурная карта южного полюса Луны, составленная по данным Diviner. Измерения проводились в сентябре и октябре прошлого года, когда температура была близка к максимальному значению. В верхней левой части изображения указано место падения LCROSS. (Иллюстрация UCLA / НАСА / JPL / Goddard.)

Данные Diviner, снятые через 90 секунд после падения LCROSS (иллюстрация UCLA / НАСА / JPL / Goddard).

Подготовлено по материалам НАСА при участии Дмитрия Целикова.