Это открытие может означать не только возможность создания постоянно действующей обитаемой станции на Луне, но и пересмотр некоторых аспектов теории происхождения естественного спутника Земли.
Группа геохимиков во главе с Джереми Бойсом из Калифорнийского технологического института доказала наличие воды в форме гидроксильных групп ОН-, входящих в структуру фосфорсодержащих минералов апатитов, которые были привезены на Землю почти 40 лет назад миссией «Аполлон-14».
Тогда ученые, проводившие элементный анализ, не смогли обнаружить значимого количества воды в лунном грунте, однако появление новых аналитических методов спустя десятилетия сделало такое открытие возможным.
«Гидроксил - это частица, химически родственная молекуле воды. Если вы нагреете апатит, то гидроксил-ионы «разложатся» и появятся в свободном состоянии в виде воды», - прокомментировал исследование профессор Джордж Россман.
Для обнаружения летучих элементов в составе этих апатитов ученые использовали метод так называемой масс-спектрометрии вторичных ионов. Согласно этому методу, твердый материал изучаемого вещества подвергается бомбардировке ионизированными атомами какого-либо элемента, которые «выбивают» из структуры твердого тела составляющие его атомы в форме заряженных частиц - вторичных ионов.
Эти ионы впоследствии анализируются с помощью метода масс-спектрометрии. Такой подход позволяет исследовать частицы твердых тел практически микроскопического размера.
Идея перепроверить уже изученные образцы лунных минералов на наличие в них гидроксилов и других летучих минералов возникла у авторов статьи после осознания того, что лунные кратеры могли быть сформированы не в ходе бомбардировки астероидами, а из-за вулканической активности. В условиях Земли именно вода чаще всего определяет динамику вулканических извержений.
После анализа, проведенного учеными, выяснилось, что лунные апатиты практически не отличаются от апатитов, встречающихся на Земле и также содержащих в себе гидроксилы и другие летучие компоненты - атомы хлора и серы.
Это может означать, что подобные минералы сформировались при участии некого геологического процесса в недрах Луны с участием воды и впоследствии были выброшены на поверхность в ходе вулканических извержений.
В пересчете на массу воды, ее доля в составе изученных лунных минералов составляет 0,16%, однако ученые не могут пока сделать каких-либо обоснованных предположений, каково может быть ее суммарное количество под поверхностью лунного грунта. Дело в том, что изученный тип апатитов не является распространенным на поверхности Луны.
Другой тип воды, недавно обнаруженный учеными на Луне, также представляет собой гидроксильные частицы, адсорбированные в порах лунного грунта. Считается, что они возникают непосредственно на Луне в ходе взаимодействия приносимого солнечным ветром водорода с адсорбированным на поверхности грунта молекулярным кислородом.
Количество воды в такой форме чрезвычайно мало, чтобы ученые до настоящего времени могли рассматривать ее как ресурс.
«Новое исследование показывает, что воды на Луне больше, чем было принято считать до сих пор. Однако ее, скорее всего, на порядок меньше, чем на Земле», - сказал соавтор исследования профессор Джон Эйлер.
Если в будущем окажется, что водосодержащие апатиты и другие минералы со структурной водой распространены повсеместно на Луне, это сделает возможным создание на ней обитаемой станции.
Обнаружение водоносных минералов на Луне заставит ученых пересмотреть некоторые теории формирования искусственного спутника Земли. Считается, что Луна образовалась в результате столкновения Земли с небольшой планетой на ранней стадии развития Солнечной системы (чуть больше 4 миллиардов лет назад), имеющей размеры современного Марса.
Это столкновение привело к выбросу огромного количества энергии, испарению этой планеты и части Земли и выбросу большого количества вещества в околоземное космическое пространство.
Со временем это вещество сгруппировалось в небесное тело, которое и стало спутником Земли. Согласно этой теории, Луна должна быть обеднена летучими элементами, и до сих пор это подтверждалось научными данными. Так, в ее грунте мало таких легких элементов, как калий и натрий.
В то же время наличие еще более летучей, чем эти металлы, воды в форме гидроксилов заставит ученых пересмотреть некоторые аспекты этой теории.