211service.com
Vatten på månen borde vara mer tillgängligt än vi trodde
DEN DÄR
Om du inte redan vet: Ja, det finns vatten på månen. NASA föreslår att det finns så mycket som 600 miljoner ton av vattenis där, som en dag kan hjälpa månkolonister att överleva. Det kan till och med förvandlas till en prisvärd form av raketbränsle (du behöver bara dela upp vatten i syre och väte, och presto—du har framdrivning för rymdfärd).
Tyvärr har vi aldrig vetat hur mycket vatten som faktiskt finns på månen, var exakt dessa reserver lagras, eller hur man kommer åt och skördar det. Inte heller har forskare någonsin riktigt förstått hur vattnet uppstod där.
Vi har fortfarande inga svar på dessa frågor, men två nya studier publicerade i Nature Astronomy idag tyder på att vattnet på månen inte är så undangömt som forskare en gång trodde.
Genom glaset
Den första studien rapporterar upptäckten av vattenmolekyler på månens ytor som exponeras för solljus nära den 231 kilometer långa Clavius-kratern, tack vare observationer gjorda av Stratosfärobservatoriet för infraröd astronomi (SOFIA) drivs av NASA och German Aerospace Center. Man har länge trott att vatten skulle ha störst chans att förbli stabilt i månområden, som stora kratrar, som är permanent täckta av skuggor. Sådana regioner och allt vatten de innehöll, trodde forskare, skulle skyddas från temperaturstörningar som orsakas av solens strålar.
Det visar sig att det står vatten mitt på ljusa dagen. Det är första gången vi med säkerhet kan säga att vattenmolekylen finns på månens yta, säger Casey Honniball , en forskare vid NASA Goddard Space Flight Center och huvudförfattare till SOFIA-studien.
SOFIA-observationerna pekar på vattenmolekyler som ingår i strukturen av glaspärlor, vilket gör att molekylerna tål exponering för solljus. Mängden vatten som finns i dessa glasartade pärlor är jämförbar med 12 uns spridda över en kubikmeter jord, utspridda över månens yta. Vi räknar med att vattenmängden ökar när vi rör oss närmare polerna, säger Honniball. Men det vi observerade med SOFIA är motsatsen - pärlorna hittades i ett latitudinellt område som är närmare ekvatorn, även om det sannolikt inte är ett globalt fenomen.
SOFIA är ett luftburet observatorium byggt av en modifierad 747 som flyger högt genom atmosfären, så dess nio fots teleskop kan observera objekt i rymden med minimal störning av jordens vattentunga atmosfär. Detta är särskilt användbart för att observera i infraröda våglängder, och i det här fallet hjälpte det forskare att skilja molekylärt vatten från hydroxylföreningar på månen.
De glasartade vattendragen på månen hittades tidigare i en undersökning om månmineralogi som genomfördes 1969 (tack vare observationer gjorda av ett ballongobservatorium). Men dessa observationer rapporterades inte och publicerades inte. Kanske insåg de inte den stora upptäckten de faktiskt hade gjort, säger Honniball.
Mängden vatten som finns i de glasartade pärlorna är lite låg för att vara användbar för människor, men det är möjligt att koncentrationen är mycket högre i andra områden (SOFIA-studien fokuserade bara på ett område av månen).
Ännu viktigare, fynden retar möjligheten av en månens vattencykel som kan fylla på vattenreserver på månen, något som verkar knappt begripligt för en värld som länge trodde vara torr och död. Det är ett nytt område som vi inte har tittat på i någon större detalj tidigare, säger Clive Neal , en planetgeolog vid University of Notre Dame, som inte var involverad i någon av studien.
De minsta skuggorna
Den andra studien , kan dock vara mer relevant för NASA:s omedelbara planer för månutforskning. De nya rönen tyder på att månens vattenisreserver upprätthålls i vad som kallas mikrokylfällor som bara är en centimeter eller mindre i diameter. Nya 3D-modeller genererade med hjälp av termisk infraröd och optiska bilder tagna av NASA:s Lunar Reconnaissance Orbiter visa att temperaturerna i dessa mikrofällor är tillräckligt låga för att hålla isen intakt. De kan vara ansvariga för att hysa 10 till 20 % av vattnet som lagras i månens alla permanenta skuggor, för en total yta på cirka 40 000 kvadratkilometer, mestadels i regioner närmare polerna.
Istället för bara en handfull stora köldfällor i 'kratrar med namn', finns det en hel galax av små köldfällor utspridda över hela polarområdet, säger Paul Hayne , en planetforskare vid University of Colorado, Boulder, huvudförfattaren till studien. Mikrokylfällor är mycket mer tillgängliga än större, permanent skuggade områden. Istället för att designa uppdrag för att våga sig djupt in i skuggorna kan astronauter och rovers stanna i solljus medan de utvinner vatten från mikrokylfällor. Det kan finnas hundratals miljoner eller till och med miljarder av dessa platser utspridda över månens yta.
Mer data skapar fler mysterier
Studierna är inte perfekta. Det finns ännu ingen tydlig förklaring till hur dessa vattenförande glas bildades. Honniball säger att de troligen härstammar från meteoriter som antingen genererade vattnet vid nedslaget eller levererade det som det var. Eller så kan de vara resultatet av forntida vulkanisk aktivitet. Neal påpekar att SOFIA-studien inte kan ge en fullständig bild av varför distributionen av glas ser ut som en funktion av latitud, eller hur den kan förändras över en hel måncykel. Direkta observationer behövs för att bekräfta vad båda studierna föreslår, och för att svara på frågorna de väcker.
Vi kanske inte behöver vänta länge på den typen av data. Inför Artemis-uppdragen avsedda att ta astronauter tillbaka till månens yta planerar NASA att skjuta upp en svit av robotuppdrag som också skulle hjälpa till att karakterisera vattenishalten på månen. Den mest högprofilerade av dessa uppdrag är HUGGORM , en rover planerad att lanseras 2022 som är tänkt att leta efter vattenis under ytan.
I ljuset av de nya rönen kan NASA välja att ändra VIPERs mål lite för att studera ytvatten också, och ta en närmare titt på eventuella glasdetaljer under solen eller undersöka hur väl mikrokylfällorna kan fungera för att bevara vattenis. Andra NASA-nyttolaster, liksom uppdrag som drivs av andra länder , kommer sannolikt att studera innehållet i ytvatten närmare. Neal föreslår att ett övervakningssystem för månens exosfär skulle vara mycket användbart för att reda ut historien om vattnet på månen och ta reda på hur en möjlig månens vattencykel resulterar i stabilt (eller instabilt) vatten på ytan.
Ju mer vi tittar på månen, desto mindre verkar vi förstå, säger Neal. Nu har vi ytterligare några skäl att gå tillbaka och studera det. Vi måste komma till ytan och ta prover och sätta upp övervakningsstationer för att faktiskt få definitiva data för att studera den här typen av cykel.