Исследователи из Токийского столичного университета с помощью моделирования показали, что небольшой, недавно разработанный рентгеновский телескоп может помочь создать химическую карту всей лунной поверхности — важный шаг к пониманию того, как Луна формировалась, менялась и эволюционировала с течением времени. Потому что, давайте признаем, мы не получим образцы из каждого кратера в ближайшее время.

Их детальное моделирование, включавшее как детектор телескопа, так и реалистичную миссию спутника на орбите Луны, предполагает, что один телескоп может нанести на карту пять важных элементов примерно за два года. Более крупная матрица детекторов 5×5 могла бы создавать более четкие карты и завершить работу быстрее. Потому что зачем делать за два года то, что можно сделать за один с 25 телескопами?

Геологическая история Луны до сих пор полностью не изучена, во многом потому, что у ученых пока нет полной геохимической карты лунной поверхности. Поскольку исследователи не могут просто собрать образцы из каждой части Луны — логистика, понимаете — им приходится полагаться на методы дистанционного зондирования, такие как рентгеновская флуоресцентная визуализация. Детекторы направляются на Луну, чтобы захватить рентгеновские лучи, испускаемые определенными элементами после того, как на них попадает солнечное излучение, показывая, какие элементы присутствуют в разных регионах.

Более ранние наблюдения с миссий Apollo и Chandrayaan дали полезные частичные карты, но полная глобальная карта остается недостижимой. У миссий ограниченное время для сбора достаточного количества рентгеновских сигналов, вызванных солнечным светом, а детекторы могут деградировать во время длительного пребывания в космосе. Проблема особенно острая вблизи полюсов Луны, где солнечные рентгеновские лучи слабее.

Чтобы преодолеть эти препятствия, команда под руководством Айри Тойды и профессора Юичиро Эзоэ предложила использовать компактный рентгеновский телескоп на спутнике, вращающемся вокруг Луны. Телескоп, первоначально разработанный для изучения магнитосферы Земли, весит менее десяти килограммов — достаточно мал, чтобы быть практичным для долгосрочных лунных спутниковых наблюдений. Традиционные рентгеновские телескопы часто слишком велики и тяжелы для такого типа миссий. Детектор также был протестирован в радиационных условиях, гораздо более суровых, чем ожидаемые на лунной орбите.

Затем исследователи добавили характеристики телескопа в численное моделирование, чтобы проверить, сможет ли спутниковая миссия успешно нанести на карту Луну. Предполагая 300 солнечных вспышек в год и один телескоп на борту спутника на лунной орбите, моделирование показало, что вся лунная поверхность может быть нанесена на карту по пяти элементам (кислород, железо, магний, алюминий, кремний) за два года, используя размер сетки 70×70 километров.

Поскольку телескоп настолько компактен, команда также рассмотрела спутник, несущий матрицу телескопов 5×5. Согласно моделированию, эта система из 25 телескопов могла бы сократить время миссии до одного года. При двух годах работы она также могла бы нанести на карту натрий, улучшив размер сетки до 30×30 километров.

Если любая из этих концепций миссии станет реальностью, это даст первую полную карту элементного состава всей Луны — предоставив ученым мощный новый инструмент для изучения лунной геологии и реконструкции долгой и сложной истории Луны. Эта работа была поддержана грантом JSPS KAKENHI номер 21H04972. Материалы предоставлены Токийским столичным университетом.