Долгое время Луна считалась абсолютно безводной и лишь в постоянно затененных участках на полюсах подозревалось присутствие льда воды, который мог накапливаться в этих холодных ловушках при поступлении паров воды различного происхождения. Представления о безводности Луны (кроме полюсов) опирались на результаты изучения образцов лунного вещества, привезенных американскими экспедициями «Аполлон» и советскими автоматическими станциями «Луна». В них не было найдено минералов, содержащих Н₂O и ОН (а также СO₂), что привело исследователей к выводу о резкой обедненности Луны водой и другими летучими компонентами. Исследования последних лет заставляют несколько изменить эти представления. Стало ясно, что вода (Н₂O и/или ОН) на Луне есть, хотя и в очень ограниченных концентрациях, и присутствуют в трех разных резервуарах: 1) Н₂O и другие летучие в магматических системах Луны; 2) Н₂O и/или ОН в тонком (первые миллиметры) слое на большей части поверхности Луны; 3) Н₂0 и другие летучие в реголите полярных областей Луны. Эти три разновидности воды также называют вода лунных недр или ювенильная вода, поверхностная вода и захороненная вода.

 

Вода лунных недр. В 2008 г. была опубликована работа, в которой описываются результаты изучения летучих компонентов, а также ряда породообразующих и редких элементов в базальтовых зеленых стеклах «Аполлона-15» и оранжевых стеклах «Аполлона-17». Эти стекла представлены шариками и их обломками поперечником в доли миллиметра. Они считаются пирокластическими вулканическими отложениями, образовавшимися при фонтанировании базальтовой лавы. О таком их происхождении свидетельствует сферическая форма слагающих их частиц, которая требует застывания капелек жидкой лавы в свободном полете, а также некоторые особенности их химического состава.

 

Эти стекла изучались методом локальной (пятно анализа 10 мкм) масс-спектрометрии вторичных ионов и с помощью микрозонда. В них были определены следующие содержание летучих компонентов: Н₂0 — 4-46 мкг/г, S — 115-576 мкг/г, СO₂ — до 18 мкг/г, F — до 40 мкг/г, и С1 до 2 мкг/г. В одном из шариков было исследовано распределение летучих компонентов по радиусу. Оказалось, что количество всех измеренных летучих систематически убывает от центра капельки к ее периферии. Для Н₂O это убывание от 30 мкг/г до 14 мкг/г. Такое распределение «летучих» — в центре их содержание выше, чем на периферии, — согласуется с предположением, что шарики зеленых и оранжевых стекол образовались при фонтанировании лавы, и вступает в противоречие с высказанным ранее предположением, что они возникли в ударном процессе.

 

Выявленное распределение летучих в капельке расплава использовалось для оценки исходного содержания летучих компонентов в магме с помощью моделирования их потери за счет дегазации из шарика во время его свободного полета в вакууме. В этом моделировании учитывались коэффициенты диффузии и энергии активации исследованных летучих и рассматривались различные скорости остывания капельки. Моделирование показало, что наилучшее совпадение модельных и наблюдаемых профилей распределения летучих наблюдается при скоростях остывания 2-3 К/с и времени между извержением и закалкой капельки от 2 до 5 мин. Наилучшая оценка содержания воды в магме составляет 745 мкг/г при минимальной оценке 260 мкг/г (95% доверительный интервал), что сопоставимо с содержаниями воды в некоторых базальтовых магмах Земли.

 

Информацию о содержании воды в лунных магмах также дает изучение содержащегося в лунных породах минерала апатита. Последний представляет собой фосфат кальция, в структуру которого также входит фтор, нередко частично замещаемый хлором и гидроксилом (ОН). Количество ОН в апатите зависит от содержания в магме воды. Авторы работ методом локальной масс-спектрометрии вторичных ионов измерили концентрации ОН, а также отношения дейтерия к водороду, в апатите из пяти образцов морских базальтов, двух образцов материковых брекчий и обломка анортозита из одной из этих брекчий. Отношения дейтерия к водороду в исследованных апатитах оказалось очень изменчивым. В ряде исследованных образцов отношение дейтерия к водороду гораздо выше того, что типично для земных магматических систем, что, по мнению авторов работы, может указывать на существенную примесь воды комет.

 

Пирокластические отложения, представителями которых являются упомянутые зеленые и оранжевые стекла «Аполлонов-15 и -17», на Луне обычно образуют темные покровы, концентрирующиеся по периферии лунных морей. До начала 90-х годов было с помощью дистанционных исследований найдено более 100 мест, где идентифицированы пирокластические отложения. В работе по результатам спектрозональной съемки поверхности Луны КА «Clementine» исследованы 75 мест, где наиболее часто описывались пирокластические отложения. Они были разделены на три спектральных класса, а также по размеру: 20 наиболее крупных имеют площадь от 1001 до 49000 км², 15 — от 401 до 1000 км², а самые маленькие — менее 100 км².

Найти на unnatural: Вода на Луне