Як сейсмографи допоможуть знайти лід на Місяці для місій NASA

Дослідники з Мерілендського університету спільно з колегами з лабораторії Лоуренса Берклі та Гавайського університету запропонували новий спосіб виявлення водяного льоду під поверхнею Місяця. Метод ґрунтується на аналізі вібрацій ґрунту, які дозволяють визначити наявність замерзлої води у глибоких кратерах на полюсах супутника.

Орбітальні апарати здатні досліджувати лише верхній шар реголіту, тоді як основні поклади льоду можуть залягати значно глибше. Фізичний принцип нового підходу простий: замерзлий ґрунт твердіший за сухий, 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. Таким чином, сейсмометр, встановлений на поверхні, може одразу вказати на наявність води та її приблизний обсяг.

Гіпотезу перевіряли за трьома напрямами. Гаррісон Лізабет використав вулканічну породу з Арізони, близьку за складом до місячного пилу, заморозив її та дослідив під рентгеном, як лід розподіляється між зернами. Метью Зіглер створив температурну карту Південного полюса Місяця, визначивши кратери, де лід може зберігатися мільярди років. Керівник проєкту змоделював проходження штучного місяцетрусу через такі поклади. Усі три підходи підтвердили, що лід залишає чіткий слід у сейсмічному сигналі.

Для NASA ця технологія має практичне значення: розтоплений лід може забезпечити астронавтів питною водою, а за допомогою електролізу — киснем для дихання та воднем для ракетного палива. Кожен літр води, який не доведеться доставляти із Землі, економить тисячі доларів. Крім того, замерзла вода у стародавніх породах, вік яких сягає чотирьох мільярдів років, може зберегти сліди того, як вода потрапила на планети земної групи.

Перевірка методу розпочнеться наприкінці 2026 року, коли китайський апарат Chang'e-7 здійснить посадку біля кратера Шеклтон, де за розрахунками можуть бути поклади льоду. На борту буде сейсмометр. У 2028 році до досліджень приєднаються астронавти NASA у межах програми Artemis — вони встановлять станцію моніторингу, спроєктовану для пошуку льоду. Втім, графік може змінитися: через витік водню запуск Artemis II вже переносили.