Изучение концентрации и распределения воды на Луне имеет решающее значение для понимания ее формирования и эволюции, а также для обеспечения ресурсов для будущих исследований человечества. Новое открытие может также помочь объяснить происхождение льда, ранее обнаруженного в постоянно затененных областях спутника.

У нашей планеты существует силовое поле, называемое магнитосферой, которое защищает Землю от космического выветривания и разрушительного излучения Солнца. Солнечный ветер изменяет его форму, образуя длинный хвост на ночной стороне. Плазменный слой внутри этого хвоста магнитосферы представляет собой область, состоящую из электронов и ионов высокой энергии. Их источником могут быть как сама Земля, так и солнечный ветер.

Раньше ученые в основном сосредоточивали внимание на роли ионов высоких энергий в космическом выветривании Луны и других безвоздушных тел. Солнечный ветер, состоящий из частиц высокой энергии, таких как протоны, бомбардирует поверхность и считается одним из основных способов образования воды на поверхности спутника.

Опираясь на свою предыдущую работу, которая показала, что кислород в хвосте магнитосферы окисляет железо в полярных регионах Луны, Шуай Ли из Школы наук об океане и Земле в Маноа заинтересовался исследованием изменений в процессе выветривании поверхности. В частности в моменты, когда спутник проходит через магнитный хвост планеты, то есть область, которая почти полностью защищает его от солнечного ветра, но не от фотонов.

"Это естественная лаборатория для изучения процессов формирования поверхностной воды на Луне, — говорит Ли. — Когда она находится за пределами магнитосферы, ее поверхность бомбардирует солнечный ветер. Внутри же хвоста его почти нет протонов, и ожидалось, что образование воды упадет почти до нуля".

Ли и соавторы проанализировали данные дистанционного зондирования, собранные прибором Moon Mineralogy Mapper на борту индийской миссии Chandrayaan 1 в период с 2008 по 2009 год. В частности, они оценили изменения в образовании воды, когда Луна проходила через хвост магнитосферы Земли, который включает в себя плазменный слой.

"К моему удивлению, наблюдения дистанционного зондирования показали, что процесс в магнитном хвосте Земли практически идентичен тому, что происходило когда Луна находилась за его пределами, — рассказывает Ли. — Это указывает на то, что в магнитосфере могут быть и другие процессы образования или новые источники воды, не связанные напрямую с имплантацией протонов солнечного ветра. В частности, излучение электронов высокой энергии демонстрирует эффекты, аналогичные влиянию протонов солнечного ветра".

"В целом, это и мои предыдущие открытия ржавых лунных полюсов указывают на то, что мать-Земля тесно связана со своей Луной во многих незнакомых нам аспектах", — говорит Ли.

В будущих исследованиях ученый намерен участвовать в лунной миссии в рамках программы НАСА "Артемида" для мониторинга плазменной среды и содержания воды на полярной поверхности спутника.

Исследование было опубликовано сегодня в журнале Nature Astronomy.