Дженнифер Хелдман, другой участник научной группы проекта LCROSS, говорит, что данные, полученные инструментами на борту их аппарата, а также информация с борта LRO (особенно инструмента LAMP, картирующего ультрафиолетового регистратора линий Лайман-Альфа) свидетельствуют, что самым обильным летучим веществом в лунном грунте по отношению к его полной массе является вода, а за ней по убыванию массовой доли располагаются сероводород, аммиак, диоксид серы, ацетилен, углекислый газ и несколько различных углеводородов.
– Мы обнаружили все эти летучие вещества, – говорит она, – то есть, по сути, газы, которые могут конденсироваться при очень низких температурах. Некоторые из моих коллег-ученых считают, что эти зоны вечной тени – своего рода «помойки» Солнечной системы, потому что в них откладывается материал, принесенный ударными и другими процессами, и у молекул, попавших туда, просто не хватает энергии, чтобы куда-то еще «убежать». Так что там имеется обширное вместилище воды и всех прочих веществ, которые застряли на полюсах.
Если люди когда-либо вернутся на Луну, доступ к воде и другим веществам станет важным преимуществом. Лунную воду можно будет пить, а из составляющих ее элементов – водорода и кислорода – можно производить ракетное топливо и пригодный для дыхания воздух.
Хелдман и Колаприт говорят, что результаты изысканий LCROSS коренным образом изменили то, что мы знаем о полюсах Луны.
– Это было настоящее путешествие первооткрывателей, – считает Колаприт. – Мы отправились туда, где никогда не бывали раньше; ученые десятилетиями мечтали изучить зоны вечной тени. Мы не остались разочарованы, хотя некоторые из наших находок до сих пор заставляют нас ломать голову.
Другие недавние открытия тоже оказались с сюрпризами, а также засвидетельствовали наличие большого количества ресурсов на Луне. В 2015 году имеющийся на борту LRO инструмент Lunar Exploration Neutron Detector (LEND, «Лунный нейтронный детектор»)[99] определил, что водородосодержащие молекулы, включая, возможно, и воду, более распространены на тех склонах кратеров в южном полушарии Луны, которые обращены к южному полюсу.
Картирующий ультрафиолетовый регистратор линий Лайман-Альфа LAMP – это спектрограф, который сканирует лунный ландшафт и ведет съемку крайне разреженной атмосферы Луны в ультрафиолетовом диапазоне спектра. Он тоже обнаружил на полюсах лед, а также гелий в составе лунной атмосферы в количестве около 40 000 атомов на кубический сантиметр. Но это количество, похоже, циклически меняется в зависимости от температуры поверхности и лунного цикла смены дня и ночи. Планетологи пока еще не определили точно, происходит ли гелий из местных лунных источников или приносится на Луну солнечным ветром.
Вдобавок к этому LEND, LAMP и LOLA обнаружили на поверхности Луны изменения, которые могут быть связаны с явлением так называемой миграции летучих компонентов: это означает, что небольшие количества воды и других веществ на Луне могут появляться, исчезать и перемещаться. Хотя механизм этих процессов пока не очень понятен, предполагается, что связан он, опять же, с колебаниями температур во время смены лунного дня и ночи.
Радар на борту LRO, точнее, Miniature Radio Frequency[100] – это радар с синтезированной апертурой, который занимается картографированием Луны, и ему принадлежит заслуга в составлении первой радарной карты обратной стороны. По ходу проекта у этого инструмента появились проблемы с передатчиком, поэтому теперь его группа работает в сотрудничестве с командой радиотелескопа Аресибо в Пуэрто-Рико и проводит бистатические или двухпозиционные измерения, чтобы заглянуть на дно приполярных лунных кратеров. Для их выполнения Аресибо посылает радиосигнал, который отражается от Луны, а затем Mini-RF принимает его.
– Сделав ряд таких наблюдений с двумя радарными инструментами при различных углах между ними, можно собрать прекрасные данные по залегающему под поверхностью льду, – говорит Вондрак. – Это первый случай, когда была сделана попытка выполнить измерения этим методом с Земли.
Еще Lunar Reconnaissance Orbiter удалось найти более двухсот «пещер» – ям на Луне с крутыми склонами, – которые не только заставляют помечтать (может быть, в будущем появятся лунные спелеологи?), но и могут послужить в качестве укрытий для будущих астронавтов, предоставив им защиту от радиации, микрометеоритов и пыли. Их размеры колеблются от приблизительно 5 до 900 м в ширину. Исследования пещер могут пролить свет на внутреннее строение Луны и историю ее формирования.
Фотоснимки различных пещер, или лунных ям, найденных на Луне станцией LRO. На каждом снимке изображена область около 222 м в поперечнике. Источник: NASA / Центр космических полетов имени Годдарда / Университет штата Аризона
Находка, сделанная при помощи еще одного инструмента LRO, инфракрасного радиометра Diviner[101], выставляет Луну не такой уж привлекательной перед будущими путешественниками-исследователями, но по-своему исключительной: оказывается, на ней расположено самое холодное место в Солнечной системе. Находится эта леденящая кровь точка, опять же, внутри постоянно затененного кратера вблизи южного полюса Луны. Там, в вечной тьме, температура все время остается на уровне –240 °C, или на 33 градуса выше абсолютного нуля – это более низкая температура по сравнению с измеренной на поверхности Плутона, и, вероятно, там холоднее, чем в самых дальних уголках Солнечной системы.
Информация, собранная LRO, говорит о том, что Луна, оказывается, сжимается. Недавно обнаруженные детали лунной коры, скальные образования под названием дольчатые эскарпы, свидетельствуют: Луна испытала глобальное сжатие в геологически недавнем прошлом, и этот процесс может продолжаться и сейчас.
Свежий ударный кратер, обнаруженный на Луне командой LRO в сотрудничестве с наземными нблюдателями. Источник: NASA / Университет штата Аризона
– Это похоже на то, как если вы положите апельсин или другой фрукт на солнцепек и он станет засыхать, а на его поверхности появятся морщины и трещины, потому что корка делается слишком большой для фрукта, который теряет свой объем, – описывает ситуацию Вондрак. – Так происходит и с Луной – только там этот процесс исключительно медленный, но тем не менее мы видим хребты-морщины, которые сформировались на ее поверхности из-за медленного сжатия.
Одно из самых замечательных открытий, как говорит Петро, было сделано, когда научная группа, занимающаяся обработкой изображений с камеры, увидела образование новых кратеров.
– Ударные кратеры образуются и сейчас, за последние пять-семь лет мы открыли несколько новых, – говорит он. – Ни один предыдущий аппарат не смог этого сделать, потому что единственный способ опознать кратер, которого раньше не было, – это вести наблюдения в течение продолжительного времени. А ни один из ранее работавших на орбите Луны искусственных спутников не служил дольше двух лет.
Выяснилось, что метеороиды падают на Луну чаще, чем предполагалось. Группа исследователей в Центре космических полетов имени Маршалла в городе Хантсвилл, штат Алабама, США, следит за Луной и регистрирует такие события, и благодаря комбинации их данных с данными, собранными камерами LROC, каждый год удается обнаружить сотни свежих ударных образований. Группа обработки изображений LROC просматривает старые фотографии, полученные камерой в первые два года программы, и затем сравнивает их со свежими снимками, чтобы найти новые ударные кратеры, которые появились между двумя моментами съемки. Так называемые временны`е пары снимков, подобранные по принципу «до и после», позволяют находить новые места падения космических тел, а также другие изменения рельефа поверхности.
Одно из таких падений стало ярчайшей вспышкой на Луне, зарегистрированной группой из Центра Маршалла. 17 марта 2013 года тело размером с небольшой валун врезалось в поверхность Луны в Море Дождей и взорвалось, создав в 10 раз более яркую вспышку света, чем любая из ранее зарегистрированных. Команда LROC сумела выполнить съемку примерного района вспышки и нашла кратер, отсутствовавший на предыдущих снимках.
По оценкам ученых, масса упавшего метеороида составляла 40 кг, он имел примерно 0,3 м в поперечнике и столкнулся с Луной на скорости 90 000 км/ч. Случившийся в результате взрыв был эквивалентен подрыву 5 тонн тринитротолуола. Кратер, который получился на месте удара, невелик по меркам лунных кратеров, всего лишь около 19 м в диаметре. Но выбросы от удара разлетелись на сотни метров вокруг. LROC зафиксировала более двухсот связанных с этим событием изменений поверхности на расстояниях до 30 км от точки падения.
– Людям казалось, что Луна – это мир, замерший в неподвижности, что она не меняется, – говорит Вондрак, – но мы доказали, что на ней происходят изменения. Мы снова фотографируем те же самые области, что и раньше, и определяем места свежих ударов космических тел. Мы нашли доказательства наличия льда в кратерах на полюсах Луны, а также полярные пики, которые почти всегда освещаются Солнцем: такие районы могут стать идеальным местом для людей-поселенцев и исследователей, потому что там есть все необходимые для жизни ресурсы.
Живописный вид под углом на 1400-метровый кратер, который возник на валу более крупного кратера Чаплыгин. Тонкие кружевные линии извергнутого ударом вещества подчеркивают холмистый и образованный крутыми склонами рельеф, окружающий этот молодой кратер. Наиболее яркая порода была выброшена из самых глубоких участков кратера и оказалась последней порцией материала, покидавшей кратер в момент его молниеносного формирования. Источник: NASA / Центр космических полетов имени Годдарда / Университет штата Аризона
– Думать, что Луна мертва, неправильно, – говорит Петро. – Мы видим, как на ней происходят изменения, и я всегда стараюсь внушить всем мысль о том, что за все то время, которое LRO провел около Луны, на самой Луне прошло лишь около 80 местных лунных суток. Это соответствует семи годам Земли, но, по-моему, неправильно на Луне считать время именно так. Мы наблюдаем различные процессы на спутнике Земли, протекающие в течение одного лунного дня (29,5 земных суток). Чтобы заметить и отследить характерные местные процессы, надо находиться здесь в течение более длительного времени.