Ученые из Института космических исследований РАН и МФТИ предложили химический механизм, объясняющий появление молекул воды на поверхностях астероидов. Результаты теоретического анализа и моделирования опубликованы в «Вестнике Московского университета. Серия 3. Физика. Астрономия».
Астероиды традиционно считались безводными, но данные последних десятилетий показали наличие воды даже на богатых силикатами астероидах S-типа. Концентрации сопоставимы с теми, что нашли в освещенных областях Луны. Гипотеза о заносе воды кометами не дает полной картины, а прямое воздействие солнечного ветра считалось неэффективным.
Поверхность астероида подвергается «космическому выветриванию»: микрометеориты дробят породу в пыль (реголит), а протоны солнечного ветра атакуют песчинки. Теоретически протон может внедриться в решетку силиката, соединиться с кислородом и образовать гидроксильную группу OH. Но для рождения молекулы воды нужен второй протон в ту же точку. Вероятность такого события в разреженном потоке частиц ничтожно мала.
Ученые обратили внимание на сульфид серебра — минерал, найденный в лунном грунте, доставленном станцией «Луна-24». В модели он играет ключевую роль. Протон внедряется в реголит, разрывая связь кремний—кислород и образуя гидроксил. Атомы серебра диффундируют к месту контакта и «перехватывают» гидроксил, формируя гидроксид серебра.
Ассистент МФТИ и младший научный сотрудник ИКИ РАН Юлия Резниченко поясняет: «Гидроксид серебра — стабильное промежуточное звено, долгоживущее хранилище. Когда в ту же область попадает второй протон, он вытесняет серебро и соединяется с гидроксилом, образуя воду. На выходе — чистая вода и частицы самородного серебра в грунте».
Процесс эффективно протекает в тонком (десятые доли микрона) приповерхностном слое. Расчеты показывают, что доля воды может составлять около миллионной части массы реголита, что согласуется с наблюдениями.
Молекулы воды оказываются «заперты» внутри кристаллической матрицы или в порах между зернами. Это позволяет им сохраняться даже под палящим Солнцем, где открытый лед мгновенно сублимирует.
Наличие воды меняет физические свойства астероида. Вода в грунте повышает работу выхода электрона, ослабляя фотоэффект и формирование пылевой плазмы над поверхностью. Заведующий лабораторией ИКИ РАН, профессор МФТИ Сергей Попель отмечает: «Наблюдая за динамикой пыли, мы можем косвенно судить о «влажности» грунта». Для проверки теории авторы предлагают комбинировать оптические наблюдения за пылью и нейтронное зондирование (чувствительное к водороду), уже применявшееся на Луне. Совпадение данных станет доказательством «серебряного механизма».
Если вода синтезируется на астероидах под действием солнечного ветра, это расширяет список потенциально обитаемых миров и меняет представления о доставке воды на молодую Землю. Ученые планируют изучить роль других металлов и сульфидов в подобных процессах, пишет naked-science.ru.