Вода на Луне: где она спрятана и почему ее не видели раньше?

Ещё в 2009 году данные с аппарата Lunar Crater Observation and Sensing Satellite (LCROSS) доказали: в постоянно затенённых полярных кратерах Луны есть водяной лёд. Это перевернуло прежнее представление о безводном спутнике, но истинный сюрприз ждал учёных в другом месте. Как выяснилось, основная масса лунной воды вовсе не замёрзла на поверхности, а химически «запечатана» в минералах глубоко в недрах.

Апатит — минерал, который держит воду мёртвой хваткой

Долгое время образцы, доставленные «Аполлонами», считались абсолютно сухими. Но когда исследователи применили высокоточные аналитические инструменты, картина изменилась. В 2010 году в журнале Earth, Moon and Planets вышла работа, в которой впервые была определена абсолютная распространённость воды в лунных породах. Выяснилось, что вода присутствует главным образом в виде структурно связанного гидроксила (OH). А главным её «носителем» оказался апатит — единственный значимый водосодержащий минерал в лунных образцах.

Нил Боулз, профессор планетологии Оксфордского университета, поясняет: кристаллическая решётка апатита, размером в несколько сотен микрон, отлично удерживает воду. «Этот минерал показывает, что на Луне была вода и она до сих пор присутствует в недрах, будучи связанной с минералами», — говорит он. Таким образом, лунная вода не течёт ручьями, а заключена в камне, и добраться до неё не так-то просто.

«Апатит показывает, что на Луне была вода и она до сих пор присутствует в недрах, будучи связанной с минералами.»

Почему вода в недрах важна для нас

Понимание того, сколько воды скрыто внутри Луны, даёт ключи к истории всей системы Земля – Луна. Около 4,5 миллиарда лет назад объект размером с Марс врезался в молодую Землю. Из обломков этого столкновения сконденсировалась Луна. Вопрос о том, как вода распределилась в этот момент и сохранилась ли она внутри, остаётся открытым.

Если в лунных недрах действительно много связанной воды, это меняет сценарии образования спутника. Раньше считалось, что при колоссальных температурах после удара вся вода должна была испариться. Но апатит и другие минералы доказывают обратное: часть воды уцелела и оказалась захороненной в мантии. Кроме того, данные лабораторных исследований лунных образцов показывают, что содержание гидроксила может быть значительно выше, чем предполагалось.

Lunar Trailblazer: миссия, которая могла всё изменить

В феврале 2025 года NASA запустило аппарат Lunar Trailblazer. Он должен был за два года составить карту форм, количества и расположения воды на лунной поверхности. Один из двух инструментов, Lunar Thermal Mapper (LTM), разработали в Оксфорде при финансировании UK Space Agency. Нил Боулз был ведущим учёным по этому прибору. Но случилась катастрофа: после отделения от ракеты-носителя из-за неправильной конфигурации (человеческая ошибка) аппарат вышел из строя и миссия завершилась, не успев начаться.

Несмотря на провал, Боулз не теряет надежды. Запасной LTM хранится в подвале оксфордской лаборатории. Учёные планируют отправить его на будущем лунном орбитальном аппарате — возможно, на миссии NASA UCIS (Ultra-Compact Imaging Spectrometer for the Moon). «Мы надеемся, что запасной LTM отправится в космос», — говорит Боулз, и это не пустые слова: инструмент уже готов.

Где прячется лунная вода: три главных вопроса

Сейчас планетологи спорят, где именно сосредоточена вода:

• В глубоких недрах, химически связанная в минералах (как показывает апатит);
• Под поверхностью постоянно затенённых кратеров в виде льда;
• Или в обоих местах сразу, но в разном количестве.

Ответ на этот вопрос имеет не только фундаментальное значение. Будущие колонисты и лунные предприниматели мечтают добывать воду из полярных льдов. Но если основная её часть заперта в камнях на глубине километров, экономическая привлекательность Луны для добычи воды резко падает. Зато для науки это невероятно ценный архив: извлекая воду из недр, мы сможем узнать, как она попала во внутреннюю часть Солнечной системы и как в итоге оказалась на Земле.

Что дальше: нужны новые данные

Без новых миссий разобраться в загадке лунной воды невозможно. Нил Боулз подчёркивает, что нам нужны все возможные свидетельства, чтобы понять, как сформировалась Луна и как она влияла на Землю. «Земля и Луна — это единая система в космосе, очень необычная по соотношению размеров», — напоминает он. Возможно, уже в ближайшие годы запасной LTM отправится на орбиту, и учёные наконец увидят, сколько воды на самом деле скрывается под серой поверхностью. А пока остаётся только гадать: что если мы ищем лунную воду не там, где нужно?