Водяной лед на Луне — потенциально важнейший ресурс для будущих пилотируемых экспедиций: из него можно получать питьевую воду, кислород и ракетное топливо. Однако до сих пор не существовало надежного способа точно определить, где и в каком объеме залегают его запасы.
Группа исследователей из Мэрилендского университета, Национальной лаборатории имени Лоуренса в Беркли и Гавайского университета (США) предложила метод, позволяющий обнаруживать и оценивать эти залежи с помощью сейсмических волн — тех самых колебаний, которые фиксируют при землетрясениях. Результаты опубликованы в журнале Science Advances.
Крайне важно определить, какие материалы на Луне могут пригодиться астронавтам во время их пребывания там. Поскольку их возможности будут ограничены теми немногими ресурсами, которые они привезут с Земли, все, что они найдут на Луне, поможет им в основном выживать за счет ресурсов, добываемых на месте, особенно в случае долгосрочных миссий или создания аванпостов.
Суть метода — в разнице поведения сейсмических волн в разных средах. Лед делает грунт тверже, и вибрации в нем распространяются в 2−3 раза быстрее, чем в сухой почве. Кроме того, зоны с высоким содержанием льда отражают сейсмическую энергию — примерно так же, как звук отражается от стены. Это создает характерные сигналы, которые способен зафиксировать сейсмометр.
Для проверки гипотезы команда применила сразу три подхода. Харрисон Лизабет, специалист по физике горных пород из Национальной лаборатории имени Лоуренса в Беркли, провел эксперименты с замороженной вулканической породой, схожей по структуре с лунной пылью, и проследил, как лед заполняет микропоры. Мэтью Сиглер из Гавайского университета построил детальные температурные карты южной полярной области, чтобы определить кратеры, где лед мог сохраняться миллиарды лет. Николас Шмерр в Мэрилендском университете смоделировал распространение небольших лунных землетрясений и их взаимодействие с подземным льдом — во всех случаях лед давал четкие и измеримые следы в данных.
Практическое значение метода выходит за рамки логистики миссий: изучение древнего льда поможет понять, как вода распространялась в ранней Солнечной системе и как формировались океаны Земли. Уже в конце 2026 года проверить подход на практике может аппарат «Чанъэ‑7», а в 2028‑м — миссия «Артемида» (Artemis III), в рамках которой планируется установка станции мониторинга, частично разработанной при участии Шмерра.
Ранее Наука Mail рассказывала, что Луну предложили сделать детектором гравитационных волн.