Як сейсмічні хвилі допоможуть знайти лід на Місяці: пояснення

Дослідники з Університету Меріленду, Національної лабораторії імені Лоуренса Берклі та Гавайського університету опублікували у Science Advances роботу, що описує новий підхід до виявлення льоду під поверхнею Місяця. Метод базується на аналізі поведінки сейсмічних хвиль — вібрацій, що виникають під час місяцетрусів, — коли вони проходять крізь різні шари ґрунту.

Супутники на орбіті можуть досліджувати лише найверхній шар місячного ґрунту, але поклади льоду часто залягають значно глибше. Сейсмічні вимірювання дають змогу «побачити» глибші структури. Принцип полягає в тому, що лід робить ґрунт жорсткішим, тому сейсмічні вібрації поширюються крізь нього у два-три рази швидше, ніж крізь сухий ґрунт. Крім того, багаті на лід ділянки можуть відбивати частину енергії, створюючи ефект, схожий на відлуння.

«Ми можемо використовувати сейсмічні хвилі не лише для того, щоб побачити, чи є там лід, але й для того, щоб приблизно визначити, скільки його там», — пояснив Ніколас Шмерр, доцент кафедри геологічних, екологічних та планетарних наук Університету Меріленду.

Команда перевірила ідею трьома способами. Провідний автор Гаррісон Лізабет використав вулканічну породу з Аризони, подрібнену до стану, схожого на місячний пил. Матеріал заморозили, а за допомогою рентгенівських променів спостерігали, як лід накопичується в мікроскопічних порожнинах між зернами. Співавтор Метью Зіглер створив температурні моделі південного полярного регіону Місяця, щоб визначити кратери, які могли зберігати лід мільярди років. Ніколас Шмерр змоделював невеликі місяцетруси, що проходять крізь поклади льоду. У всіх трьох тестах наявність льоду давала чіткі зміни в сейсмічних сигналах.

Для батьків і студентів важливо розуміти: лід на Місяці — це не лише ресурс для майбутніх місій, а й ключ до розуміння історії Сонячної системи. Постійно затінені кратери можуть зберігати леткі речовини, зокрема воду, майже без змін протягом мільярдів років. Оскільки деякі місячні породи мають вік близько чотирьох мільярдів років, лід, затиснутий між ними, може містити сліди ранньої історії Сонячної системи.

«Місяць був свідком деяких із найважливіших етапів ранньої Сонячної системи, включаючи те, як була доставлена вода», — зазначив дослідник.

Перші можливості перевірити метод з’являться найближчими роками. Китайська місія Chang'e-7 має приземлитися біля кратера Шеклтон наприкінці 2026 року з сейсмометром на борту. Астронавти NASA в межах програми Artemis можуть у 2028 році розгорнути Станцію моніторингу місячного середовища (LEMS) для сейсмічної розвідки. Дані з цих приладів покажуть, чи справді природні місячні вібрації виявляють прихований лід так, як очікують вчені.

«Вкрай важливо ідентифікувати будь-які матеріали на Місяці, якими астронавт зможе скористатися під час перебування там», — підсумував Ніколас Шмерр. Ці результати закладають основу для спостережень, які зможуть отримати вчені у найближчі кілька років.