Cosmic ResearchCosmic ResearchКосмические исследования0023-42063034-5502The Russian Academy of Sciences67279410.31857/S0023420624060102IFHRGIArticlesСтатьиResearch ArticleНейтронное излучение лунной поверхности на полюсахНейтронное излучение лунной поверхности на полюсахМитрофановИ. Г.
Russian Federation
golovin@np.cosmos.ruСанинА. Б.
Russian Federation
golovin@np.cosmos.ruЛитвакМ. Л.
Russian Federation
golovin@np.cosmos.ruГоловинД. В.
Russian Federation
golovin@np.cosmos.ruДьячковаМ. В.
Russian Federation
golovin@np.cosmos.ruАникинА. А.
Russian Federation
golovin@np.cosmos.ruЛукьяновН. В.
Russian Federation
golovin@np.cosmos.ruИнститут космических исследований РАН1512202462666367227022025Copyright ©; 2024, Russian Academy of SciencesCopyright ©; 2024, Российская академия наук2024Russian Academy of SciencesРоссийская академия наукhttps://journals.eco-vector.com/0023-4206/article/view/672794

Лунная поверхность в окрестности полюсов обладает особыми свойствами по сравнению с поверхностью на экваторе и на умеренных широтах. В полярном реголите содержится в достаточно большом количестве водяной лед, который существенно влияет на возникающее под действием галактических космических лучей нейтронное излучение. Также, температура полярного реголита может иметь предельно низкие значения около 25 К, вследствие чего тепловая компонента нейтронного потока частично удерживается в гравитационном поле.

На основе численного моделирования нейтронного излучения лунной поверхности показаны его главные особенности для полярных районов по сравнению с экваториальными: значительное уменьшение отношения потоков эпитепловых и тепловых нейтронов вследствие увеличения концентрации водорода в реголите и существенное увеличение плотности тепловых нейтронов вблизи поверхности вследствие гравитационного удержания.

Лунная поверхность в окрестности полюсов обладает особыми свойствами по сравнению с поверхностью на экваторе и на умеренных широтах. В полярном реголите содержится в достаточно большом количестве водяной лед, который существенно влияет на возникающее под действием галактических космических лучей нейтронное излучение. Также, температура полярного реголита может иметь предельно низкие значения около 25 К, вследствие чего тепловая компонента нейтронного потока частично удерживается в гравитационном поле.

На основе численного моделирования нейтронного излучения лунной поверхности показаны его главные особенности для полярных районов по сравнению с экваториальными: значительное уменьшение отношения потоков эпитепловых и тепловых нейтронов вследствие увеличения концентрации водорода в реголите и существенное увеличение плотности тепловых нейтронов вблизи поверхности вследствие гравитационного удержания.

Российский научный фондRussian Science Foundation23-12-0032Drake D.M., Feldman W.C., Jakosky B.M. Martian neutron leakage spectra // J. Geophys. Res. 1988. V. 93. Iss. B6. P. 6353–6368. https://doi.org/10.1029/JB093iB06p06353.Masarik J., Reedy R. Gamma ray production and trans- port in Mars // J. Geophys. Res.: Planets. 1996. V. 101. Iss. E8. P. 18891–18912. https://doi.org/10.1029/96JE01563Woolum D.S., Burnett D.S., Furst M. et al. Measurement of the lunar neutron density profile // The Moon. 1975. V. 12. P. 231–250. https://doi.org/10.1007/BF00577879.Feldman W.C., Barraclough B.L., Maurice S. et al. Major compositional units of the Moon: Lunar Prospector thermal and fast neutrons // Science. 1998. V. 281. P. 1489–1493. DOI: 10.1126/science.281.5382.1489.Feldman W.C., Maurice S., Binder A.B. et al. Fluxes of fast and epithermal neutrons from Lunar Prospector: Evidence for water ice at the lunar poles // Science. 1998. V. 281. P. 1496–1500. DOI: 10.1126/science.281.5382.1496.Maurice S., Lawrence D.J., Feldman W.C. et al. Reduction of neutron data from Lunar Prospector // J. Geophys. Res. 2004. V. 109. Art.ID. E07S04. DOI: 10.1029/2003JE002208.Mitrofanov I.G., Bartels A., Bobrovnitsky Y.I. et al. Lunar exploration neutron detector for the NASA lunar reconnaissance orbiter // Sp. Sc. Rev. 2010. V. 150 P. 183–207.Mitrofanov I.G., Sanin A.B., Boynton W.V. et al. Hydrogen mapping of the lunar south pole using the LRO neutron detector experiment LEND // Science. 2010. V. 330. P. 483–486.Colaprete A., Schultz P., Heldmann J. et al. Detection of water in the LCROSS ejecta plume // Science. 2010. V. 330. P. 463–468. DOI: 10.1126/science.1186986Sanin A.B., Mitrofanov I.G., Litvak M.L. et al. Hydrogen distribution in the lunar polar regions // Icarus. 2017. V. 283. P. 20–30. https://doi.org/10.1016/j.icarus.2016.06.002Allison J., Amako K., Apostolakis J. et al. Recent developments in GEANT4 // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research. 2016. V. 835. P. 186–225. DOI:10.1016/j.nima.2016.06.125Borg L., Connelly J.N., Boyet M. et al. Chronological evidence that the Moon is either young or did not have a global magma ocean // Nature. 2011. V. 477. P. 70–72. https://doi.org/10.1038/nature10328Lawrence D.J., Feldman W.C., Elphic R.C. et al. Improved modeling of Lunar Prospector neutron spectrometer data: implications for hydrogen deposits at the lunar poles // J. Geophysical Research Atmospheres. 2006. V. 111. Iss. E08001. DOI: 10.1029/2005JE002637.Usoskin I.G., Gil A.; Kovaltsov G.A. et al. Heliospheric modulation of cosmic rays during the neutron monitor era: Calibration using PAMELA data for 2006–2010 // J. Geophys. Res.: Space Physics. 2017. V. 122. P. 3875–3887. https://doi.org/10.1002/2016JA023819.Gasnault O., Feldman W.C., Maurice S. et al. Composition from fast neutrons: Application to the Moon // Geophys. Res. Lett. 2001. V. 28(19). P. 3797–3800. DOI: 10.1029/2001GL013072.Vasavada A., Paige D.A., Wood S.E. et al. Near-Surface Temperatures on Mercury and the Moon and the Stability of Polar Ice Deposits // Icarus. 1999. V. 141. P. 179–193. Art. ID. icar.1999.6175Paige D., Foote M.C., Greenhagen B.T. et al. The lunar reconnaissance orbiter diviner lunar radiometer experiment // Sp. Sci. Rev. 2010. V. 150. P. 125–160. https://doi.org/10.1007/s11214-009-9529-2