Сейсмометри на Місяці: як вібрації ґрунту допоможуть знайти лід

У постійно затінених кратерах на полюсах Місяця можуть зберігатися значні поклади замерзлої води, але орбітальні супутники здатні бачити лише верхній шар реголіту. Дослідники запропонували інший підхід — аналіз поширення вібрацій у місячному ґрунті.

Метод ґрунтується на різниці фізичних властивостей сухого та зледенілого ґрунту. Замерзлий реголіт є твердішим, тому сейсмічні хвилі проходять крізь нього у два-три рази швидше. Крім того, ділянки з високою концентрацією льоду відбивають хвилі назад, подібно до того, як звук відбивається від стіни. Це дозволяє сейсмометру, встановленому на поверхні, визначити наявність води під ним та оцінити її обсяг.

Науковці перевірили гіпотезу за трьома напрямами. Гаррісон Лізабет дослідив зразок вулканічної породи з Арізони, що за складом наближена до місячного пилу: заморозив його та проаналізував під рентгенівським апаратом, як лід розподіляється між мінеральними зернами. Метью Зіглер створив температурну карту Південного полюса Місяця та визначив кратери, де умови дозволяють льоду зберігатися мільярди років. Керівник проєкту Шмерр змоделював проходження штучного місяцетрусу через такі поклади. Усі три експерименти підтвердили, що лід залишає характерний слід у сейсмічному сигналі.

Для NASA ця технологія має практичне значення. Розтоплений та очищений місячний лід можна використовувати як питну воду, а за допомогою електролізу — отримувати кисень для дихання та водень для ракетного палива. Кожен літр води, який не доведеться доставляти із Землі, економить тисячі доларів. Без локального джерела води неможлива реалізація планів NASA зі створення на Місяці бази площею в сотні квадратних кілометрів.

Окрім практичного застосування, лід становить науковий інтерес. Місячні породи мають вік близько чотирьох мільярдів років, і замерзла вода між ними могла зберегти інформацію про те, як вода потрапила на планети земної групи.

Першу перевірку теорії заплановано на кінець 2026 року: китайський апарат Chang'e-7 має приземлитися біля кратера Шеклтон, де за розрахунками можуть бути поклади льоду. На борту буде сейсмометр. У 2028 році до досліджень долучаться астронавти NASA в межах програми Artemis — вони встановлять станцію моніторингу, яку Шмерр допомагав проєктувати саме для пошуку льоду. Втім, графік може змінитися: через витік водню запуск Artemis II вже переносили.