Если гипотеза верна, освоение спутника Земли будет отличаться от предыдущих представлений. Это научное предположение можно будет проверить в ближайшее время. Также не исключается наличие под лунной поверхностью линз с жидкой водой.
Российский физик Николай Горькавый, проживающий и работающий в США, опубликовал обзорную работу, которая содержит новые выводы по существующим гипотезам образования Луны. Он изучает механизмы ее образования и исследует ряд особенностей не только земного спутника, но и других тел, сформировавшихся по аналогичным механизмам. Он указывает на то, что проверить мультимпактную теорию образования Луны можно будет с помощью анализа изотопного состава лунной воды. Более того, если эта теория верна, то на поверхности Луны будет обнаружено значительное количество замерзшей воды, образующей глубокое постоянное морозное покрытие. Статья об этом опубликована в новом научном журнале "Earth and Planetary Science" и доступна на сервере препринтов Корнелльского университета.
Обзор затрагивает три основные теории образования Луны. Начинается он с аккреционной гипотезы, сформировавшейся в 1970-х годах, согласно которой Луна образовалась в результате столкновения и последующего слияния пыли на орбите вокруг Земли. Однако, согласно этому сценарию, Луна должна иметь плотность и содержание тяжелых элементов, сходное с Землей. Однако, плотность Луны около 40% меньше земной, а содержание окислов железа примерно в 2,5 раза ниже. Кроме того, по аккреционному сценарию не может сформироваться спутник массой более 0,001 от Земли, тогда как Луна является более массивным объектом.
После программы "Аполлон" была сформулирована мегаимпактная гипотеза, в которой предполагалось, что Луна образовалась в результате столкновения Земли с другой планетой. Это объясняло объемный дефицит тяжелых элементов типа железа на Луне. Однако, новые данные противоречат этой гипотезе. Оказалось, что ядро Луны должно иметь такой же возраст, что и Земля, что несовместимо с идеей о его формировании от столкновения с другой планетой. Помимо этого, геологическая история Луны и Земли неподтверждает предположение о полном расплавлении их поверхностей. Поверхность Луны содержит легкие элементы, которые должны были испариться при мегаимпакте.
В 2004 году Горькавым была предложена теория мультимпакта, которая объясняет происхождение Луны и спутников астероидов. Горькавый предложил, что Луна образовалась в результате множества столкновений мелких тел. Также он объяснил высокое соотношение массы спутника к телу-хозяину астероидов. Эта теория была подкреплена открытием спутников других тел Солнечной системы, таких как Харон Плутона. Он предположил, что количество ударов и их размеры определяют массу спутника.
Исходя из изотопного соотношения, исследования воды на южном полюсе Луны могут оказаться непредсказуемыми для теории мегаимпакта, но подтвердят гипотезу мультимпакта. В 2024 году на Луну планируется отправить аппарат VIPER (Volatiles Investigating Polar Exploration Rover, робот для исследования полярных регионов и изучения легких элементов) от NASA, который обладает такими способностями. Возвращение человека на Луну в 2020-х годах также позволит окончательно разрешить вопрос с изотопным составом лунной воды.
Практические результаты, полученные в ходе обсуждения природы лунной воды, представляются значимыми. Судя по словам автора обзора, если гипотеза мультимпакта действительно верна, то слой с водным льдом (вечная мерзлота Луны) должен распространяться на много километров вглубь спутника. Это также означает, что полярные регионы Луны будут иметь отличающуюся структуру (что, по фотографиям, действительно подтвердилось). При построении баз и посадочных площадок в таких районах учтется фактор вечной мерзлоты и особенности местности при расчете несущих способностей грунта.
Если гипотеза мегаимпакта верна, то вода на Луне должна быть на несколько порядков редкой. Следовательно, в случае подтверждения мультимпактной гипотезы, строительство баз на Луне будет гораздо проще, чем предполагалось ранее, особенно с точки зрения получения ресурсов для обеспечения воздухом и питьем. Однако, процесс создания фундаментов и оснований требует дополнительного изучения, поскольку необходимо учесть возможность «протекания» грунта от тепла обитаемых модулей.
Гипотеза мультимпакта оказывает наибольшее влияние на лунные базы, но ее наиболее интересные последствия связаны с природой самого спутника. Как подчеркивает Николай Горькавый в комментарии для Naked Science, наличие водяных отложений в виде вечной мерзлоты возможно не только в высоких широтах Луны, так как реголит будет обеспечивать их защиту от вакуума и воздействия солнечного излучения.
Ученый напоминает о том, что микрометеоритная бомбардировка спутника вызывает изменения в спектре, связанные с водой, что подтверждено наблюдениями поверхности Луны во время метеорных потоков. Возможность переноса воды из частично расплавленных слоев спутника (где она находится в оливинах и других минералах) в поверхностный слой пока остается неясной. Если перенос происходит, то слой с вечной мерзлотой будет более мощным и непрерывным.
Отвечая на наши вопросы относительно наличия поверхностных областей с жидкой водой внутри Луны (где теплее, чем на поверхности), исследователь отмечает, что находки воды в вулканических стеклах проб во время миссий Apollo говорят о том, что вода присутствует в лунной мантии, так же как и в земной. Подземная вечная мерзлота также сохранится и будет защищена слоем грунта от вакуума. Также можно предположить о наличии глубинных водных линз на Луне в магматических очагах.
