Инновационные подходы продвигают поиск льда на Луне

Художественное представление того, как может выглядеть будущий радар космических лучей, прикрепленный к спутнику, вращающемуся вокруг Луны. Автор: Christian Miki, Department of Physics, University of Hawai'i at Mānoa

Ученые и исследователи космоса охотились за тем, чтобы определить, где и сколько льда находится на Луне. Водяной лед станет важным ресурсом на будущей лунной базе, поскольку его можно будет использовать для поддержания жизни людей или разложить на водород и кислород — ключевые компоненты ракетного топлива.

Исследователи из Гавайского университета в Маноа используют два инновационных подхода для продвижения поиска льда на Луне.

Теневая камера отслеживает состояние поверхностного льда

Ранее водяной лед был обнаружен в постоянно затененных областях северного и южного полюсов Луны Шуай Ли, младшим научным сотрудником Гавайского института геофизики и планетологии (HIGP) в Школе наук об океане и Земле и технологий (SOEST) Университета Гавайев в Маноа.

Новое исследование под руководством Джордана Андо, аспиранта по планетарным наукам в лаборатории Ли, изучало изображения со специализированной камеры «ShadowCam», которая находилась на борту Korea Lunar Pathfinder Orbiter Корейского аэрокосмического исследовательского института. Исследование было опубликовано в журнале The Planetary Science Journal.

Кратеры в полярных регионах Луны не получают прямого солнечного света, но солнечный свет, отражающийся от одной стороны кратера, может косвенно освещать другую сторону. ShadowCam, специально разработанная для наблюдения только за темными, постоянно затененными областями на Луне, чрезвычайно чувствительна к непрямому свету, отраженному от лунной поверхности.

«Лед, как правило, ярче, то есть отражает больше света, чем камни», — сказал Андо. «Мы проанализировали высококачественные изображения с этой чувствительной камеры, чтобы по-настоящему внимательно рассмотреть эти постоянно затененные области и выяснить, приводит ли водяной лед в этих регионах к повсеместному осветлению поверхности».

Хотя лед в затененных областях не значительно осветлил поверхность, анализ изображений ShadowCam командой помогает уточнить оценку количества льда, которое может быть на поверхности Луны. Предыдущий метод Ли предполагал, что лунная поверхность содержит от 5% до 30% водяного льда. Анализ изображений ShadowCam сужает диапазон, указывая, что водяной лед составляет менее 20% лунной поверхности.

Художественное изображение того, что может быть крупными захороненными ледяными отложениями под холодными, постоянно затененными областями на Луне. Метод исследователей UH Manoa может обнаружить первые свидетельства тонких слоев льда на глубине 5–10 м. Автор: Costello et al. 2025.

Космические лучи помогают искать погребенный лед

В дополнение к этим исследованиям лунного льда на поверхности, другая группа исследователей из UH Mānoa совместно с HIGP и кафедрой физики и астрономии опубликовала исследование в Geophysical Research Letters, в котором описывается инновационный подход к обнаружению залежей погребенного льда на полюсах Луны.

«В нашем недавнем исследовании мы показали, что возможна новая технология обнаружения залегающего на Луне водяного льда с использованием естественных космических лучей», — сказала Эмили С. Костелло, ведущий автор исследования и научный сотрудник HIGP.

«Эти сверхвысокоэнергетические космические лучи поражают поверхность Луны и проникают в нижележащие слои. Лучи испускают радиолокационные волны, которые отражаются от погребенных слоев льда и горных пород, что позволяет нам делать выводы о том, что находится под поверхностью».

Команда использовала передовое компьютерное моделирование, которое проверяет, как радиолокационные волны проходят через лунный грунт и как они кодируют информацию о возможных скрытых слоях льда.

Постоянно затененные области на северном (L) и южном (R) полюсах Луны были исследованы на наличие водяного льда. Автор: Shuai Li

«Этот метод поиска водяного льда на Луне является совершенно новым и действительно интересным», — сказал Кристиан Тай Удовичич, соавтор исследования, представивший результаты на недавней Конференции по науке о Луне и планетах в Хьюстоне, штат Техас.

«Поскольку он основан на физике высоких энергий, в которой экспертами являются лишь немногие ученые в мире, даже планетологи, изучающие способы поиска лунного водяного льда, часто удивляются, когда слышат об этой методике».

Группа исследователей из HIGP и физического факультета работает над сборкой радиолокационного прибора, специально настроенного на прослушивание этих сигналов на Луне, и надеется протестировать всю систему к началу 2026 года. Они будут искать возможности отправить его на Луну, чтобы, как они надеются, впервые обнаружить крупные залежи погребенного водяного льда на Луне.

«Гавайи все больше становятся центром исследования космоса, и в частности исследования Луны», — сказал Костелло.

«Эти проекты, возглавляемые учеными из Университета Гавайев в Маноа, открывают перед студентами и специалистами Гавайев перспективные возможности для руководства и участия в зарождающейся космической отрасли».

Больше информации: Jordan Ando et al, Radiance Contrasts at Possible Lunar Water Ice Exposures Seen by ShadowCam, The Planetary Science Journal (2025). DOI: 10.3847/PSJ/adb8d1
ES Costello et al, Cosmic Rays and the Askaryan Effect Reveal Subsurface Structure and Buried Ice on the Moon, Geophysical Research Letters (2025). DOI: 10.1029/2024GL113304

Источник: University of Hawaii at Manoa