Предыдущие исследования обнаружили признаки льда в более крупных постоянно затененных областях вблизи Южного полюса Луны, включая регионы внутри кратеров Кабеус, Хаворт, Шумейкер и Фаустини. В ходе недавнего исследования ученые нашли свидетельства существования льда и в других постоянно находящихся во тьме участках лунной поверхности. 

Как сообщил ведущий автор исследования Тимоти МакКланахан из Центра космических полетов имени Годдарда, их наработки помогут планировщикам лунных миссий. Составленные командой карты и описания характеристик поверхности показывают, где вероятнее всего можно найти лед, а также доказательства того, почему он там должен быть. 

"Наша модель и анализ показывают, что наибольшая концентрация льда, как ожидается, будет наблюдаться вблизи самых холодных мест в постоянно затененных регионах, где температура ниже -198°C, а также у подножия склонов погруженных во тьму кратеров, которые обращены к полюсу", — говорит МакКланахан.

Впрочем, пока ученым не удается точно определить объем ледяных отложений в укромных уголках Луны или то, могут ли они быть погребены под сухим слоем реголита. Тем не менее по оценкам исследователей, на каждый квадратный метр поверхности на глубине не более метра находится примерно на пять литров больше льда, чем в окружающих регионах.

Ученые также отметили, что в более теплых, периодически освещаемых областях стоит ожидать намного меньше отложений. 

Лед попадает в грунт в результате ударов комет и метеоров, выделяется в виде пара (газа) из недр Луны. Также он может образовываться непосредственно в самой породе в результате химических реакций между водородом в солнечном ветре и кислородом в реголите. Регионы вечной тьмы обычно возникают в топографических впадинах вблизи лунных полюсов. Из-за низкого угла Солнца эти районы не видели солнечного света в течение миллиардов лет, поэтому здесь постоянно очень холодно. Считается, что молекулы льда постоянно вытесняются из реголита метеоритами, космической радиацией или солнечным светом и путешествуют по лунной поверхности, пока не окажутся в этих темных уголках, где становятся заложниками сильного холода. Постоянно низкие температуры в таких регионах могут сохранять молекулы льда близ поверхности в течение, возможно, миллиардов лет, где те могут накапливаться в отложениях, достаточно богатых для добычи полезных ископаемых. 

Также считается, что лед быстро теряется на поверхностях, подвергающихся воздействию прямых солнечных лучей, что предотвращает его накопление.

В рамках своего исследования команда использовала прибор LRO для обнаружения нейтронов, с помощью которого им удалось выявить признаки ледяных отложений путем измерения "эпитепловых" нейтронов средней энергии. Последние создаются высокоэнергетическими галактическими космическими лучами, которые исходят от мощных событий в глубоком космосе, таких как взрывы звезд. Эти явления воздействуют на лунную поверхность, разрушают атомы реголита и рассеивают субатомные частицы, называемые нейтронами. Поскольку их масса примерно равна массе водорода, столкновение с этими атомами приводит к потере большего количества энергии, чем при ударе о другие наиболее распространенные элементы грунта. Таким образом, в регионах, где в реголите присутствует водород, его концентрация уменьшает число наблюдаемых нейтронов умеренной энергии.

"Мы предположили, что если все постоянно затененные регионы имеют одинаковую концентрацию водорода, то аппарат должен пропорционально определять концентрацию этого элемента в них в зависимости от площади. Таким образом, чем ближе к местам с перманентной тьмой, тем больше водорода должно наблюдаться", — объясняет МакКланахан.

Статья об этом исследовании опубликована в Planetary Science Journal.