A Holdon több víz lehet, mint azt korábban gondolták, beleértve a napsütötte felszínét is. Ezt a vizet erőforrásként lehet felhasználni a kö...
A Holdon több víz lehet, mint azt korábban gondolták, beleértve a napsütötte felszínét is. Ezt a vizet erőforrásként lehet felhasználni a következő küldetések, például a NASA Artemis programja során, amikor újra emberek indulnak a Hold meghódítására.
A Nature Astronomy folyóiratban két tanulmány jelent meg, és a kutatók a NASA hétfői sajtótájékoztatóján osztották meg eredményeiket.
A kutatás a NASA Lunar Reconnaissance Orbiter Hold körüli pályáján 2009 júniusa óta gyűjtött adatain, valamint az ügynökség Sztratoszférikus Obszervatórium az Infravörös Csillagászatban, röviden a SOFIA légi távcsövén gyűjtött adatain alapul.
Ez utóbbi egy Boeing 747SP repülőgép, amelyet egy 2,7 méteres távcső szállítására alakítottak át. Az első tanulmányban a kutatók a SOFIA segítségével figyelték meg a Holdat olyan hullámhosszon, amely feltárta a molekuláris víz vagy a H₂O aláírását. (1)
"Most először sikerült igazolni, hogy a víz jelen van a Hold napsütötte felszínén," - mondta Paul Hertz, a NASA Tudományos Misszió Igazgatósága asztrofizikai részlegének igazgatója a hétfői sajtótájékoztatón.
"Voltak arra utaló jelek, hogy az általunk ismert víz jelen lehet a Hold napsütötte oldalán. Most már tudjuk, hogy ott van. Ez a felfedezés megkérdőjelezi a Hold felszínének megértését, és érdekes kérdéseket vet fel a mélyűri kutatásban."
Korábbi kutatások már észlelték a víz jelenlétét a Hold felszínén a déli pólus közelében. De a molekuláris víz aláírása a kutatásban használt hullámhosszon összefüggésbe hozható a hidroxillal is, amely oxigénnel kötődik a hidrogénhez. A szerves kémiában az alkoholok általában tartalmazzák a hidroxilt, amely hozzájárul a molekulák vízben oldhatóvá tételéhez. A hidroxil a lefolyó tisztítószer összetevője is.
A SOFIA észlelések megerősítik, hogy a víz, nem hidroxil, üveggyöngyökben vagy szemcsék között csapdába esve található a Holdon a Clavius-kráter magas déli szélességén. Ez a Hold egyik legnagyobb krátere, amely a Földről látható. A NASA szerint 100-400 ppm között van jelen a víz.
Az a tény, hogy ez a víz a szemcsék felszínén vagy szemcsék között van a Hold felszínén, segít megvédeni a Hold zord és besugárzott környezetétől.
"A SOFIA megfigyelései előtt tudtuk, hogy van valamilyen hidratáció," - mondta Casey Honniball, a tanulmány vezető szerzője a nyilatkozatában. "De nem tudtuk, hogy valójában mennyi vízmolekula - mint amilyet például naponta iszunk - vagy valami más található, mint amilyen a lefolyótisztító."
A szaharai sivatagban százszor annyi víz van, mint amennyi a SOFIA által kimutatott mennyiség a Hold talajában, írja a NASA. Ennek a víznek a jelenléte kérdéseket vet fel, hogyan jött létre és miképpen létezhet a Hold felszínén.
A SOFIA távcső közel 14000 méteres magasságban képes repülni, ami a Föld légkörében lévő vízgőz 99%-a felett található. Ez lehetővé teszi a távcső számára, hogy tisztább infravörös fényben lássa univerzumunkat.
"Sűrű légkör nélkül a napsütötte holdfelszínen lévő víznek egyszerűen el kellene tűnnie az űrben," - mondta Honniball, a NASA Goddard Űrrepülőközpontjának posztdoktori munkatársa. "Valahogy mégis látjuk. Valami generálja a vizet, és valami biztosan csapdába ejti ott."
A víz olyan mikrometeoritok révén juthat oda, amelyek a Hold felszínén landolnak és kis mennyiségű vizet szállítanak. Vagy a Napból kiáramló napszél részecskéket és elemeket, például hidrogént juttathat a Hold felszínére. Ez valójában kémiai reakciót okozhat olyan ásványi anyagokkal, amelyek oxigént tartalmaznak a talajban. A reakció hidroxilcsoportot eredményezhet, amelyet a mikrometeoritok eltalálnak, és így víz keletkezik.
A SOFIA repülése, amely 2018 augusztusában történt, valójában egy próbarepülés volt, hogy lássa, milyen információkat gyűjthet a távcső a Holdról. A távcsövet valójában úgy tervezték, hogy távoli objektumokat figyeljen meg.
"Valójában ez volt az első alkalom, hogy a SOFIA megnézte a Holdat, és még abban sem voltunk teljesen biztosak, hogy megbízható adatokat kapunk-e, de a Hold vizével kapcsolatos kérdések arra késztettek minket, hogy megpróbáljuk," - mondta Naseem Rangwala, a SOFIA projekt tudósa a NASA kaliforniai Szilícium-völgyi Ames Kutatóközpontjában. "Hihetetlen, hogy ez a felfedezés lényegében egy teszt eredményeként jött létre, és most, hogy tudjuk, hogy ezt meg tudjuk tenni, több repülést tervezünk további megfigyelések elvégzésére."
A jövőben további SOFIA repüléseket terveznek ennek a felfedezésnek a nyomán, és a Hold napsütöttebb részein keresik a vizet. Ez segít a kutatóknak meghatározni, hogy a víz pontosan hogyan keletkezik, hogyan tárolódik és mozog a Hold felszínén. A Hold ezen vízfolyamatainak megértése segít a NASA számára a legjobban meghatározni, hogyan lehet kinyerni ezt a vizet erőforrásként.
A NASA Volatiles Investigating Polar Exploration Roverje (VIPER) pedig el fogja készíteni a Hold első vízkészlet térképeit a jövőbeni emberi űrkutatáshoz, miután 2022-ben leszáll a felszínére.
Jéggel teli sarki csapdák
A második tanulmányban a kutatók a Lunar Orbiter adatait felhasználva tanulmányozták a hideg csapdákat a Hold állandóan árnyékos területein, ahol a víz fagyott állapotban maradhat. Ezen hidegcsapdák egy része évmilliárdok óta nem látott napfényt. (2)
A Hold felszínén a leggyakoribb rejtett vízzsebek apró, fillér nagyságú jégfoltokat alkothatnak, amelyek állandóan árnyékban vannak, fedezték fel a kutatók.
"Ha elképzeljük, hogy a Hold felszínén állunk az egyik pólus közelében, akkor árnyékokat látnánk az egész helyen," - mondta Paul Hayne, a tanulmány vezető szerzője és a Colorádói Egyetem Légköri és Űrfizikai Laboratóriumának adjunktusa. "Sok ilyen apró árnyék tele lehet jéggel."
A csapdák potenciális méretének felmérése után, melyek mérete a centimétertől a kilométerig terjed, a kutatók megállapították, hogy a Hold mindkét sarki régiójában állandóan árnyékolt területek tartalmazhatják ezen hideg "mikro" csapdák sokaságát. Valójában százezerszer nagyobbak lehetnek, mint a nagy hidegcsapdák.
A kutatók becslése szerint a Hold felszínén 39000 négyzetkilométernyi tartósan árnyékolt csapda lehet, melyek különböző méretűek, amelyek megóvhatják a vízjeget. Korábbi becslések szerint ez körülbelül ennek a fele, mintegy 18000 négyzetkilométer.
"Ha igazunk van, a víz hozzáférhetőbb lesz az ivóvíz, a rakétaüzemanyag számára, mindenhez, amihez a NASA-nak szüksége van vízre," - mondta Hayne.
A Holdon végzett korábbi jégkutatások a pólusok nagy kráterei köré összpontosultak, ahol a hőmérsékletet mínusz 200 Celsius fok is lehet. A hold déli sarkához közeli hatalmas kráterek közé tartozik a Shackleton-kráter, amely több kilométer mély és kb. 21 kilométer átmérőjű. És nagy része állandóan árnyékban van.
"A hőmérséklet olyan alacsony a hideg csapdákban, hogy a jég sziklaként viselkedik," - mondta Hayne. "Ha víz jut be oda, akkor az egymilliárd évig nem megy sehová."
De ezeket a hideg és sötét környezeteket nehéz elérni. A holdi pályáról származó adatok és modellezés segítségével a kutatók megállapították, hogy a Hold felszíne egy golflabda felületére hasonlít.
Természetesen ezeknek a jéggel teli árnyékos zsebeknek a tényleges bizonyításához a holdjáróknak vagy az embereknek ásniuk kell majd a Hold felszínén.
A jövőben a Holdra induló küldetések, például az első nő és a következő férfi leszállása a Hold déli pólusa közelében 2024-ig a NASA Artemis programja keretében, további információkat tárhatnak fel.
Ezt megelőzően Hayne lesz a vezetője a Lunar Compact infravörös képalkotó rendszerének is, a NASA azon erőfeszítésének, amely 2022-ben a déli pólus közelében hőérzékelő panorámaképeket rögzít a Hold felszínéről.
"Lehet, hogy az űrhajósoknak nem kell lemenniük ebbe a mély, sötét árnyékba," - mondta Hayne. "Körbe tudnak járni és találhatnak egy méteres szélességűt, amely ugyanolyan valószínűséggel tartalmazhat jeget."
A Holdon lévő vízmennyiség megértése lehetővé teszi a jövőbeni küldetések számára, hogy több tudományos eszközt vigyenek magukkal ahelyett, hogy megpróbálnák a vizet a Hold felszínére szállítani, ami egyszerre nehéz és drága.
"A víz értékes erőforrás, mind tudományos célokra, mind felfedezőink számára," - mondta Jacob Bleacher, a NASA Emberi Kutatási és Műveleti Misszió Igazgatóságának fejlett kutatási rendszerekkel foglalkozó részlegének vezetője.
"Ha felhasználhatjuk a Hold erőforrásait, akkor kevesebb vizet és több felszerelést vihetünk az új tudományos felfedezések lehetővé tételéhez." (3)
(1) - https://www.nature.com/articles/
(2) - https://www.nature.com/articles/
(3) - https://edition.cnn.com/2020/10/
