Вода на Луне: данные с радара НАСА Mini-SAR
По данным с радара НАСА Mini-SAR, установленного на борту индийской станции «Чандраян-1», ученые обнаружили более 40 кратеров размером от 2-15 километров в диаметре с водяным льдом у северного полюса Луны. Хотя оценка общего количества льда требует знания распределения его толщины в каждом кратере, по некоторым расчетам, это месторождение в 600 миллионов тонн водяного льда.
Mini-SAR сканировал несколько постоянно затененных регионов Луны на обоих полюсах. Это области с очень низкой температурой, поэтому была высказана гипотеза, что летучие вещества, включая водяной лед, могут присутствовать там. Основной научной задачей радара стала характеристика возможных месторождений.
Mini-SAR — небольшой (менее 10 килограмм) сканирующий радар. Он использует свойство поляризации отраженных радиоволн для характеристики отражающей поверхности. Прибор посылает импульсы электромагнитных волн с левой круговой поляризацией. Типичная планетарная поверхность при отражении радиоволн меняет поляризацию на обратную, поэтому нормальное эхо от импульса Mini-SAR имеет правую круговую поляризацию. Отношение мощности входного сигнала с левой поляризацией к мощности сигнала с правой поляризацией называется отношением круговой поляризации (CPR).
Большинство районов Луны имеет низкое значение CPR [смена поляризации является нормой], но некоторые области имеют высокое значение CPR. Грубо говоря, молодые поверхности (например, молодой кратер) и лед, который является прозрачным для радиосигнала и множественно рассеивает импульс, имеют высокое значение CPR.
Вместе с тем, CPR не является отличительным параметром при определении какой-либо неровности или льда, команда ученых для идентификации должна рассматривать область окружающую зону с высоким CPR для интерпретации данных.
Многочисленные кратеры вблизи полюсов Луны представляют интерес благодаря постоянной тени, в которой они находятся. Эти области очень холодны и водяной лед может находится там неограниченно долго. Молодые кратеры показывают высокую степень шероховатости (высокий CPR) как внутри, так и в окрестностях, где она обусловлена острыми камнями и закрытыми зонами. Тем не менее, радар НАСА обнаружил кратеры в районе северного полюса, которые показывают высокое значение CPR лишь внутри кратера и низкое в окрестностях. Это означает, что отношение круговой поляризации (CPR) в данном случае обусловлено не шероховатостью поверхности, но некоторым веществом заключенным в пределах кратера. Ученые интерпретировали результаты измерений CPR для таких кратеров, как если бы они были заполнены водяным льдом. Расчеты показали, что такую CPR-подпись может дать относительно чистый водяной лед толщиной в несколько метров.
Новый оценки количества водяного льда на Луне согласуются с данными нейтронного спектрометра миссии Lunar Prospector (несколько сотен миллионов тонн). Различия в оценках радара Mini-SAR и нейтронного спектрометра Lunar Prospector объясняются тем, что последний способен к обнаружению пластов водяного льда начиная с толщины в полметра, поэтому общее количества водяного льда могло оказаться недооцененным. Следует также отметить, что некоторая часть полярного льда смешалась с лунным грунтом, поэтому невидима для радаров.
Результаты исследования полярных регионов радаром НАСА будут опубликованы в журнале Geophysical Research Letters
