Стенки лунного кратера Зееман содержат больше воды, чем вещество его дна

17 августа 2023 года станция «Луна-25», находясь на орбите искусственного спутника Луны, выполнила за пять дней до своей аварии контрольные включения комплекса научной аппаратуры. Все приборы продемонстрировали штатную работу без замечаний. Телевизионными камерами КАМ-С №07 и 08 из состава системы СТС-Л, созданной в ИКИ РАН, были получены снимки кратера Зееман на обратной стороне Луны.

На полученном изображении отчетливо проявилась неоднородность его поверхности: дно кратера имеет шероховатую поверхность, изрытую множеством мелких кратеров, тогда как его стенки кажутся «размытыми» и гладкими.

Чтобы понять, с чем могут связаны различия поверхности, исследователи сопоставили ее изображение с данными о содержании воды в лунном грунте, полученными с помощью российского нейтронного телескопа ЛЕНД. Этот прибор, также созданный в ИКИ РАН, уже более 15 лет проводит картографирование излучения нейтронов с поверхности Луны на борту лунного спутника Lunar Reconnaissance Orbiter (NASA). Это метод основан на эффекте изменения потока нейтронов в зависимости от концентрации водорода в лунном грунте. Поскольку основным носителем водорода в реголите является вода, нейтронные данные позволяют оценить содержание водяного льда в лунном веществе на глубине до одного метра.

Основным результатом проведенного исследования стало выявление связи массовой доли воды в лунном грунте с геоморфологическими свойствами поверхности кратера. Этот ударный кратер образовался в нектарский период эволюции Луны около 4 млрд лет назад.

Сравнение данных приборов СТС-Л и ЛЕНД показало, что более гладкие стенки его вала содержат больше льда, чем его шероховатое дно. Среднее содержание водяного льда в реголите на стенках вала составило около 0,05% по массе, тогда как на дне — около 0,03% по массе.

Исследователи пришли к выводу, что более гладкие стенки вала сформировались вследствие осыпания реголита, из-за которого обнажились более глубокие слои вещества с высоким содержанием водяного льда. Нейтронное излучение от этого вещества также, вероятно, наблюдается на дне сравнительно небольшого и более молодого ударного кратера Зееман Y, расположенного на северном валу основного кратера Зееман (см. рисунок). Согласно данным прибора ЛЕНД, значение массовой доли воды в реголите на дне кратера Зееман Y составляет около 0,15 % по массе.