Команда ученых, основу которой составляют сотрудники Университета Брауна, обнаружила в лунном грунте намного больше воды, чем считалось раньше. К такому выводу они пришли при изучении остатков застывшей породы, доставленной на Землю в ходе миссии «Аполлон-17». Новые измерения показывают, что в некоторых участках лунной мантии можно найти воды не меньше, чем в мантии Земли.

Мелкие включения расплавленной породы представляют собой мельчайшие шарики расплавленного камня, застывшие внутри кристаллов, найденных среди вулканического стекла, сформировавшегося в результате извержений. Основные результаты работы были опубликованы в журнале «Science». Согласно публикации, в лунной магме содержится в 100 раз больше воды, чем предполагалось ранее.

Впервые воду в лунном грунте обнаружила в 2008 году команда профессора Альберто Саала. Тогда этот результат поставил под сомнение традиционную теорию формирования Луны. Согласно ей, Луна образовалась в результате столкновения с другим телом, скорее всего, размером с планету. Если это было действительно так, то в результате столкновения Луна должна была нагреться настолько, что вся вода с ее поверхности испарилась бы. Однако три года назад было показано, что, возможно, вода была на Луне с момента ее образования.

Тогда использовались те же образцы, привезенные с Луны в ходе полета «Аполлона-17». Однако, несмотря на десятилетия исследований, воду в них найти не удавалось. Впервые ее обнаружила группа ученых из Университета Брауна, Института Карнеги  и Университета Западного резервного района. Новый метод обнаружения воды, который они разработали, позволил заключить, что вода находится глубоко под поверхностью Луны.

Ученые предположили, что вода могла содержаться в магме, прорвавшейся на поверхность около 3 миллиардов лет назад. Большая часть воды (до 95%) была утеряна в ходе вулканической активности. Скорее всего, большая часть улетела в космос, так как Луна слишком легка для удержания атмосферы. Однако, часть воды в виде льда могла сохраниться в районе холодных полюсов, в кратерах.

Подтверждение этой гипотезы было получено в конце прошлого года, когда в кратере Кабеус были обнаружены большие объемы льда. Кратер, как известно, находится в тени. Это открытие также сделали сотрудники Университета Брауна. В результате падения в кратер ракеты-носителя поднялось облако пыли, которое было проанализировано при помощи спутника LCROSS. Оказалось, что около 5.6% облака составляет лед.

Теперь исследования Саала и его команды дали новые результаты. По его словам, «в 2008 году им удалось показать, что вода, содержащаяся в лунной магме, может иметь то же происхождение, что и вода, содержащаяся в лаве, выходящей на поверхность во время земных извержений. Теперь же удалось точно доказать, что так и есть».

Большую роль в открытии сыграл студент Университета Брауна Томас Вейнрейх. Именно он нашел вкрапления воды, которые позволили ученым определить содержание воды перед извержением, а значит, оценить содержание воды в глубине лунной поверхности. После первого курса, который Вейнрейх закончил в 2008 году, Саал предложил ему летом пройти стажировку в своей лаборатории. Ему удалось найти черные точки внутри кристаллов, доказывающие наличие воды на Луне. Однако, сначала ему пришлось доказать свою квалификацию, изучая образцы базальта, добытые в восточной части Тихого океана. Задача состояла в изучении образцов, доставленных «Аполлоном-17». Они вызывали интерес Саала в основном потому, что могли содержать остатки летучих веществ, в том числе, кислорода, которые, как считается, были утеряны Луной во время ее формирования в результате столкновения.

В 2008 команда Саала нашла летучие вещества и воду. Однако, они не остановились на достигнутом и продолжили исследования чтобы определить их содержание в лунном грунте. Вейнрейх изучал кристаллы (около тысячи), не имея четкого понимания, что же он ищет. Его внимание привлекли черные точки, которые он заметил в нескольких кристаллах. Саал заключил, что это – продукты извержения, застывшие в вулканическом стекле. В результате таких кристаллов оказалось всего 10. Они были оправлены в Институт Карнеги для исследования состава включений.

Эти исследования показали, что некоторые части мантии Луны содержат воды не меньше, чем мантия Земли. Кроме того, что это еще больше пошатнуло принятую сейчас гипотезу образования Луны, данное открытие позволило заключить, что большие запасы льда на полюсах Луны могут быть результатом вулканической активности самого тела. В настоящее время считается, что они были принесены на Луну другими телами, например, кометами.

По сравнению с метеоритами Земля и другие планеты земной группы содержат довольно мало воды и летучих элементов, поскольку их было немного во внутренней части Солнечной системы во время формирования планет. На Луне их было вроде бы еще меньше, что и позволило выдвинуть гипотезу об образовании в результате столкновения.

«Вода играет большую роль в определении тектонической активности поверхности планет, мест расположения и типов вулканов, – говорит Эрик Хаури, геохимик Института Карнеги, один из основных участников команды Саала. – Мы можем предположить, что эти десять кристаллов – важнейший результат полета «Аполлона-17», такие образцы с включениями магмового материала находятся и на других объектах Солнечной системы».

«В отличие от большинства вулканических отложений, эти вкрапления магмы застыли в кристалле, что предотвратило испарение воды и других летучих веществ во время извержения, – сказал Джеймс ванн Орман из Университета Западного резервного района. – Эти образцы являются наилучшим ключом к пониманию содержания воды на Луне, который мы имеем».