Российские астрофизики из Института космических исследований РАН и МФТИ раскрыли химический механизм, который объясняет появление воды на поверхности астероидов. Ключевую роль в этом процессе играет солнечный ветер и редкий минерал — сульфид серебра, сообщает пресс-служба ФизТеха.
Долгое время астероиды считались полностью безводными объектами, однако последние исследования опровергли это мнение. Вода на них есть, но вопрос о том, как она там образуется в условиях вакуума и радиации, оставался открытым. Старая теория о том, что частицы солнечного ветра (протоны) просто «врезаются» в грунт и создают молекулы воды, оказалась статистически несостоятельной: шанс того, что два протона попадут в одну и ту же нано-точку одновременно, ничтожно мал.
Сотрудники ИКИ РАН и МФТИ предложили иное объяснение. Они изучили состав реголита (космической пыли) и обратили внимание на образцы, доставленные с Луны станцией «Луна-24». В них были найдены микровключения сульфида серебра. Именно это соединение, по мнению учёных, работает как катализатор.
Юлия Резниченко, ассистент кафедры высшей математики МФТИ, младший научный сотрудник ИКИ РАН отметила: «Главное преимущество предложенной нами схемы заключается в том, что она не требует одновременного попадания двух протонов в одну точку, что статистически почти невозможно. Гидроксид серебра оказывается достаточно стабильным промежуточным звеном, своего рода долгоживущим хранилищем. Когда спустя время в ту же область попадает еще один протон солнечного ветра, он легко взаимодействует с этим соединением».
Процесс выглядит следующим образом. Первый протон внедряется в крупинку кварца, разрывая связь кремния с кислородом и образуя гидроксильную группу (OH). Атомы серебра из сульфида перемещаются к этому месту и «перехватывают» группу OH, создавая гидроксид серебра. Когда второй протон спустя время попадает туда же, он вытесняет серебро и соединяется с гидроксилом, рождая полноценную молекулу воды (H₂O) и частицы чистого серебра.
Этот процесс идет в тончайшем поверхностном слое астероида. Образовавшаяся вода не испаряется мгновенно в вакуум, а оказывается «запертой» внутри кристаллической структуры минералов или в порах между зёрнами. Расчёты показывают, что доля такой воды может составлять около одной миллионной от массы грунта, что совпадает с данными наблюдений.
Присутствие воды меняет физические свойства поверхности. Как объяснил профессор МФТИ и заведующий лабораторией ИКИ РАН Сергей Попель, даже небольшое количество влаги в реголите меняет его способность вырабатывать электричество под воздействием солнца (работу выхода электрона). Это влияет на поведение пыли над астероидом. Учёные предлагают проверять теорию двумя способами: наблюдая за пылевыми облаками вблизи астероидов и с помощью нейтронного зондирования (поиска водорода), которое уже успешно применялось на Луне. Если вода может синтезироваться прямо в космосе, это меняет представления о том, как она могла попасть на молодую Землю и расширяет список потенциальных ресурсов для будущих космических миссий.
Выводы российских физиков согласуются с данными последних космических миссий. Как рассказывала интернет-газета «ЖУК», японский зонд «Хаябуса-2» доставил на Землю пробы с астероида Рюгу: в частицах его грунта ученые обнаружили следы огромных запасов жидкой воды, существовавшей там миллиарды лет назад.