Як людство прагне створити поселення на Місяці, Марсі та за їх межами, фундаментальним залишається питання підтримки життя. Рішення зосереджені навколо постачання кисню, їжі та води. Хоча вже доведено, що вода існує на Місяці, точне визначення її розташування залишається складним завданням. Чи може вона бути у кратерах, постійно затінених ділянках або поблизу полюсів?
Відповіді на ці питання мають вирішальне значення для успішного заселення Місяця астронавтами. Недавнє дослідження вчених з Університету Каліфорнії в Сан-Дієго (UC San Diego) може допомогти втілити це бачення в реальність, спрямовуючи майбутні космічні місії, включно з програмою NASA Artemis, яка має на меті детальне дослідження та врешті-решт заселення Місяця.
Спадщина досліджень Місяця
Головний автор дослідження Максвел Тіменс є науковим співробітником Вільного університету Брюсселя та випускником Інституту океанографії Скриппса. Дослідження він проводив разом зі своїм батьком, Марком Тіменсом, професором хімії та біохімії в UC San Diego. Їхні дослідження спираються на багаторічні місячні дослідження цього університету. У 1967 році лауреат Нобелівської премії Гарольд Юрі та Джеймс Арнольд із кафедри хімії UC San Diego були серед перших учених, які отримали зразки Місяця з місії «Аполлон-11». Юрі був одним із перших, хто припустив наявність води на Місяці, особливо в постійно затінених полярних регіонах.
Звідки на Місяці вода?
Сучасна наука припускає три основні джерела походження місячної води:
- Вона могла бути споконвічно присутньою на Місяці.
- Вона могла утворитися внаслідок реакцій водню від сонячного вітру з киснем місячного ґрунту під впливом високої енергії.
- Вода могла бути занесена на Місяць крижаними кометами, що врізалися в його поверхню.
Як і цивілізації на Землі історично селилися поблизу джерел води, будь-яке постійне поселення на Місяці залежатиме від точного визначення та розуміння його водних ресурсів.
Видобуток води з місячних порід
Щоб визначити, де і як формується місячна вода, дослідниця Морган Нанн Мартінес (колишня аспірантка UC San Diego) провела аналіз зразків каміння, зібраного місією «Аполлон-9» у 1969 році. Хоча здається неймовірним, що каміння може містити значну кількість води, це можливо завдяки процесу теплового вивільнення. У ході дослідження зразки нагрівали до трьох температурних рівнів: 50°C, 150°C та 1000°C, щоб звільнити водяні молекули, які перебували всередині.
- При 50°C і 150°C вивільнялася «легко пов’язана» вода, що була слабко прикріплена до породи.
- При 1000°C вивільнялися «глибоко вбудовані» молекули води.
Несподівано, зразки виявилися відносно «вологими». Після нагрівання виділені молекули збирали, очищували та аналізували, щоб визначити їхній склад і походження.
Походження молекул води
Так само як кожна людина має унікальний відбиток пальця, небесні тіла – комети, Сонце – мають характерні ізотопні сигнатури. Зіставляючи співвідношення ізотопів кисню в зразках із відомими сигнатурами, вчені змогли встановити джерела води. Результати показали, що більшість води на Місяці або утворилася там самостійно, або була занесена кометами. Це кидає виклик попереднім теоріям про те, що сонячний вітер міг бути основним джерелом місячної води.
Людська присутність на Місяці
Ці відкриття є надзвичайно важливими для таких агентств, як NASA, яке планує створити постійну людську присутність на Місяці в рамках програми Artemis. Знання точних місць розташування води та її походження допоможе визначити, де найкраще будувати довготривалі поселення.
«Такого роду дослідження ще не проводилися, і ми вважаємо, що вони можуть надати NASA цінні підказки щодо місцезнаходження води на Місяці», – сказав Марк Тіменс. «Головна мета Artemis – дістатися до Марса. Наше дослідження показує, що на Марсі, ймовірно, є принаймні стільки ж води, скільки й на Місяці, а можливо, навіть більше.»
Виклики та майбутні інновації
Хоча пошук і аналіз місячних водних ресурсів є значним кроком уперед, ефективний видобуток і використання цієї води для підтримки життя є окремою складністю. Науковцям потрібно розробити надійні технології для видобутку води у великих масштабах, а також системи для її очищення та зберігання. Такі питання, як необхідність фільтрації води та можливість її тривалого зберігання, залишаються відкритими. Ці рішення матимуть вирішальне значення для розширення людської присутності за межі Землі, включаючи майбутнє освоєння Марса та інших частин Сонячної системи.
Значення дослідження
Визначаючи потенційні місця розташування і походження місячної води, це дослідження прокладає шлях до створення людських поселень на Місяці, що раніше здавалося фантастикою. Завдяки сучасним ізотопним аналізам, десятиліттям досліджень місячних порід і ретельному плануванню місій науковці та космічні агентства поступово наближаються до реальності колонізації Місяця. Маючи у своєму розпорядженні нові наукові дані та передові методи видобутку, майбутні дослідники зможуть жити на Місяці стабільно та самодостатньо. Дослідження опубліковане в спеціальному випуску журналу Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), присвяченому темі «Вода на Місяці та Марсі».
