Угадайте, где есть "море", но нет воды? На Луне. От океанов Дождя, Тишины и Ясности до богатых и облачных морей, от Алиаде до бухты Радуги и океана Бури — на Луне повсюду названия, связанные с водой. Однако лунные образцы, собранные американской миссией "Аполлон" в 20 веке, оказались чрезвычайно сухими, даже превосходя по сухости самые засушливые пустыни Земли. Поэтому, помимо названий, Луна и вода, кажется, не имеют ничего общего.
Прямым следствием этого является то, что вероятность создания долгосрочной или даже постоянной базы на Луне крайне мала. Вода является очень эффективным, легко используемым и хранимым носителем водорода и кислорода, который может обеспечивать ежедневные потребности людей, производить топливо для ракет и обеспечивать топливо для транспортной системы между Землёй и Луной. Представьте себе, каково было бы космонавтам, работающим на Луне в течение нескольких дней, не иметь возможности принять душ? Без воды строительство и эксплуатация лунной базы потребовали бы доставки воды с Земли, что было бы чрезвычайно дорого.
Однако в настоящее время, возможно, ответ на предыдущую загадку не совсем точен. В отличие от наклона эклиптики к экватору Земли, наклон экватора Луны к эклиптике составляет всего около 1,5°. Конфигурация оси вращения, почти перпендикулярная плоскости эклиптики, приводит к тому, что некоторые районы на полюсах Луны могут находиться в постоянной темноте. Японский зонд "Богиня Луны" обнаружил, что на полюсах Луны действительно существуют постоянные тенистые области. Там температура остаётся на уровне около 50 К (-223 °C) и получила название "ловушка холода". В результате водяной лёд, доставленный на Луну метеоритами, накапливается и сохраняется в ловушке холода.
Фактически, почти полвека назад астрономы начали спорить о возможном наличии воды на Луне. Однако первые доказательства появились только в начале 1990-х годов, и их источником оказалась необычайно суровая среда Меркурия. Тогда астрономы использовали радар для изучения рельефа Меркурия и получили отражения от постоянно затенённых кратеров на его полюсах. Характер этих отражений указывал на наличие толстого слоя льда.
Под влиянием этой "радостной" новости в 1994 году учёные установили на американском лунном орбитальном аппарате "Клементина" радар. Когда он пролетел над южным полюсом Луны, отраженный сигнал "намекал" на наличие льда. Однако многие сомневались в этом.
В 1998 году американский зонд "Лунар Проспектор", оснащённый нейтронным спектрометром, измерил энергию нейтронов, образующихся при бомбардировке поверхности Луны космическими лучами. Если эти нейтроны сталкивались с атомами водорода в верхнем слое лунного грунта, их скорость значительно снижалась. Измерив соотношение быстрых и медленных нейтронов, он убедительно доказал, что полярные кратеры Луны богаты водородом, который, вероятно, происходит из льда, смешанного с лунным грунтом.
В последние годы Луна стала объектом новой волны исследований. Американский лунный орбитальный аппарат "Лунар Рейнджес" обнаружил, что температура в постоянно затенённых кратерах на полюсах Луны составляет всего -240 °C. Эта температура не только позволяет хранить водяной лёд или водород в течение миллиардов лет, но и делает эти полярные кратеры самыми холодными местами Солнечной системы. Он также обнаружил сигналы воды в кратерах вблизи южного полюса Луны, которые были сильнее, чем ожидалось.
После этого индийский зонд "Луна-1" с прибором "Лунар Минерал Мапер" также обнаружил молекулы воды на Луне. Хотя эти водяные молекулы присутствовали только в верхнем слое лунной поверхности толщиной 1–2 мм, они были широко распространены, и чем выше широта на Луне, тем сильнее сигналы воды. При этом сила сигналов менялась в зависимости от суточного цикла.
Решающее доказательство наличия льда в полярных кратерах Луны было получено американским активным столкновением с Луной с помощью спутника "Лунар Рейнджес". Он состоял из двух частей.Успех. Большую часть составляла вторая ступень ракеты "Зенит-5" под названием "Кентавр", а другую часть — зонд "Пастух". 9 октября 2009 года ракета "Кентавр" со скоростью более 2,4 километра в секунду врезалась в кратер Кабио на южном полюсе Луны. Зонд "Пастух" вел наблюдения в течение примерно 4 минут. Когда атомы и молекулы возбуждаются, они излучают излучение на определенных длинах волн, которое может быть обнаружено спектрометрами. Ближне-инфракрасный, видимый и ультрафиолетовый спектрометры на борту зонда "Пастух" обнаружили выбросы после столкновения. Инфракрасный спектрометр зафиксировал сигналы воды, а ультрафиолетовый спектрометр обнаружил гидроксильные радикалы. В результате исследования было обнаружено 95 литров воды. Эта цифра является лишь нижним пределом общего объема воды в кратере. Дальнейший анализ показал, что там еще больше водяного льда.