Преимущественная окраска Луны – серо-коричневая.  В визуальном диапазоне Луна отражает всего 12 % солнечного излучения (геометрическое альбедо). Поэтому стало неожиданностью, что поток гамма-квантов с энергией в десятки МэВ от Луны больше, чем от Солнца.

                  Рис. 1 

      Ряд коллективов ученых в 2018 г. использовал результаты 11-летней работы  космического аппарата Ферми для исследования гамма-излучения Луны и Солнца.

   У Луны нет магнитного поля, поэтому галактические и солнечные космические лучи, в основном протоны высоких энергий, свободно проникают к ее поверхости и взаимодействуют с реголитом (лунной пылью). В результате происходящих при этом реакций возникают гамма-кванты с энергией в десятки Мев. 

   В этом диапазоне Солнце излучает меньше Луны. Поток солнечного излучения в гамма-диапазоне  нестабилен. Энергия квантов зависит от активности Солнца и варьируется от КеВ до сотен ГеВ.

   Поток галактических космических лучей невелик по сравнению с солнечным, но энергия его частиц колоссальна – (10^15) – (10^20) еВ. Он был бы стабилен, если бы в годы максимума активности  Солнца ему не противодействовал поток солнечного космического излучения.

   Заряженные частицы галактического космического излучения взаимодействуют с межзвездными магнитными полями. Из-за того, что эти поля очень слабы, (10^-5) эрстед, ларморовские радиусы спиралей, описываемых частицами вокруг силовых линий, достигают многих парсек, а сложная структура этих полей приводит к «запутыванию» треков частиц. В этом причина изотропии космического излучения (со всех направлений одинаково).   На ночную и на дневную стороны Луны попадает одинаковое количество энергичных частиц, способствующих излучению гамма-квантов. Интересно, что вследствие этого в гамма-диапазоне мегаэлектронвольт не видны фазы Луны, т.е. в этом диапазоне дневная и ночная части обращенной к Земле стороны Луны не отличаются друг от друга. Луна всегда выглядит полной, как в полнолуние (рис. 1).

   Институт космических исследований ИКИ РАН опубликовал отчет о работе в 2018 г. по теме «Исследование Луны и планет методами ядерной планетологии для выяснения возможностей их освоения».

   Использование гамма- и нейтронной спектроскопии позвляет изучать химический состав поверхностого слоя Луны. Под действием космических лучей в спектре гамма-излучения появляются ядерные линии различных  атомов.

   Используя образцы доставленного с Луны грунта, ученые нашли в реголите большое количество соединений, содержащих кислород. В таблице представлено процентное содержание оксидов.

    Энергичные протоны космических лучей, взаимодействуя с атомами кислорода, образуют соединения ОН и Н2О. 

   С искусственных спутников Луны методами ядерной спектроскопии можно даже исследовать распределение подповерхностной воды в морях и горной местности. Российские ученые уже составили карты распределения подповерхностной воды на Луне (рис. 2).

Рис. 2

   Цитата из Отчета ИКИ РАН: «Представленные результаты анализа лунной полярной поверхности позволяют выделить наилучшие потенциальные места расположения форпостов для будущих автоматических и пилотируемых научных и исследовательских миссий. Несколько таких кандидатов были представлены» (рис. 3).

                            Рис. 3

   В связи с предстоящим длительным пребыванием людей на Луне возникает необходимость их постоянной защиты не только от космических лучей, но и от гамма-излучения.