Помимо водяного льда, который располагается в основном на полюсах, воду на Луне можно получить из гидроксила – соединения, которое образуется при взаимодействии солнечной плазмы и лунного реголита. Однако поскольку гидроксила на Луне очень мало, то и воды из него много не получишь.
Китайские ученые, в руках которых в 2020 году оказался грунт, доставленный китайской миссией «Чанъэ-5», обратили внимание на минерал ильменит (FeTiO3), который является довольно распространенным минералом на Луне. В его состав входят оксиды титана и железа, а за счет особой своей структуры – субмикронных туннелей, он может удерживать достаточно много водорода.
Ученые предположили, что, если нагревать ильменит до 930 градусов Цельсия с помощью вогнутых зеркал, это приведет к образованию железа и воды в виде пара. Из одной тонны грунта таким образом можно получить до 50 литров воды. Это в 10 тысяч раз больше, чем при добыче воды с помощью гидроксила. По словам ученых, такая вода может быть пригодной и для питья первых поселенцев, и для полива растений, из нее же можно вырабатывать и кислород для дыхания.
– Ильменит – это один из четырех основных лунных минералов (есть еще плагиоклаз, оливин и пироксен), из которых состоят лунные породы, – поясняет старший научный сотрудник ГЕОХИ РАН, кандидат физико-математических наук Сергей Воропаев. – К примеру, базальты (огромные темные лавовые поля на Луне) более богаты оливином и пироксеном, а континентальная кора – плагиоклазом. Ильменит находится в основном в тех же базальтах. В нем китайцы и обнаружили довольно много водорода.
– Впервые?
– Сам водород находили в ильмените и раньше, – китайцы, как они утверждают, просто нашли его в большом количестве — 0,56%. Видимо, это особенность именно лунной «разновидности» этого минерала.
Справка «МК». Земной ильменит впервые открыли на Урале, в породах Ильменских гор. От них он и получил свое название.
- Я подозреваю, – продолжает Воропаев, – что это тот самый водород, который вдалбливался в лунные породы в течение миллиардов лет солнечным ветром: электронами, протонами (атомами водорода) и ядрами гелия. На Земле с ее магнитным полем они обычно улетают к Северному полюсу, а на Луне, где магнитного поля нет, все, что падает от Солнца, «бьет» в грунт. Возможно, он таким образом и заряжается водородом, копит его в себе.
Однако воду из ильменита, насыщенного водородом, получить будет весьма сложно, если не сказать, что это в принципе неосуществимо. А все из-за того, что в этом минерале много кислорода. Если мы его расплавим (что само по себе очень трудно), атомы железа испарятся, титан испарится и три атома кислорода тоже испарятся. В момент испарения этот кислород, по замыслу китайских ученых, и должен чудесным образом провзаимодействовать с водородом, который был в ильмените, и образовать воду. Но если посчитать внимательно, то 0,56% водорода - это в одну тысячу раз меньше необходимого количества для преобразования огромного количества кислорода в воду. То есть, чтобы реализовать свою идею, китайцам надо откуда-то взять в тысячу раз больше водорода. Где они будут его брать, они в статье не сообщают.
– Зачем вообще мучиться и добывать воду из минералов таким сложным способом, когда можно поискать водяной лед?
– Минералы – это второстепенный источник воды на Луне, – всего лишь 5%. 95% потенциальных запасов воды – это, конечно, лед, который в основном залегает на полюсах. На экваторе единственным источником воды могут быть минералы. И если китайцы планируют в будущем отправить пилотируемую экспедицию именно в район океана Бурь, откуда «Чанъэ-5» взял образцы грунта, то им как раз есть смысл искать воду именно в минералах, на экваторе.
– Большинство миссий нацелены сейчас на Южный полюс Луны. Чем заинтересовал китайцев экватор?
– Есть предположение, что именно там находятся богатые запасы полезных ископаемых: редкоземельных металлов, урана, тория и других элементов. Чтобы разведать их, лунной экспедиции, безусловно, понадобится вода.