Daniel Marín blogja

A Hold vízének odüssziája nem olyan ismétlődő, mint a Marson lévő vízé, de majdnem. Időről időre megjelenik egy tanulmány az oxidán jelenlétéről a műholdunkban, és mint általában ezekben az időkben, amikor a figyelem időtartama gyakorlatilag nulla, mindig fellendül. Természetesen, ha meg akarjuk érteni ezt a történetet, szükségünk van egy kis összefüggésre. A Holdnak nincs légköre, és a Marssal ellentétben még soha nem volt olyan, amely méltó lenne a névre. Ez azt jelenti, hogy a víz soha nem tudott átfolyni a felszínen. De az is, hogy a holdtalajban jelen lévő vízmennyiség gyakorlatilag nulla, ami egy másik jelentős különbség a vörös bolygótól. Tehát honnan származik az ötlet, hogy száraz és kopár műholdunknak vize lehet?

vízének
Felszíni jéglerakódások a hold déli sarkán (balra) és az északi póluson a Chandrayaan 1 (NASA) indiai szonda adatai szerint.

Egyes csillagászok már 1961-ben azt javasolták, hogy a víz jég formájában felhalmozódhat egyes sarki kráterek belsejében, amelyek feneke mindig árnyékban van. E kráterek alján a sötétség a Hold forgástengelyének kicsi hajlásának eredménye, amely csak 1,5º. Rendben, de honnan származna ez a víz, ha a Hold szárazabb, mint egy mojama? Nos, az üstökösök és a kis illékony tartalmú aszteroidák ütközésétől kezdve. A víz a Holddal ütközve szublimálódik, és a felület nagy részén gáz halmazállapotban eloszlik. Idővel eltűnik eltévedni az űrben, de ezeknek a krátereknek az alján, amelyek soha nem látják a napfényt, kis mennyiség gyűlhet össze.

Képmozaik a Hold déli sarkáról, amelyet a Clementine szonda lát. Az árnyékolt területeket értékelik (NASA/DoD).

Sajnos az 1960-as és 1970-es években indított számos űrmisszió ellenére csak az 1990-es években voltunk képesek a hold domborművéről elég részletes térképet készíteni ahhoz, hogy megbecsüljük a állandó árnyék, amely ma már tudjuk, hogy körülbelül 13 000 négyzetkilométer. 1994-ig kellett várni a Clementine szondára - egy furcsa projektre, amelyben a NASA és a Védelmi Minisztérium működött együtt -, hogy először fényképezhessük az örök árnyék eddig hipotetikus régióit. Az azonban egy dolog, hogy vannak olyan kráterek, ahol a jég tartósan felhalmozódhat, és egészen más dolog, hogy ez valóban megtörténjen.

A Clementine szonda (NASA).

Lunar Prospector Probe (NASA). Holdkutató adatai a holdoszlopok hidrogénkoncentrációjáról (NASA).

A különbség alapvető, mert az első esetben olyan erőforrásról beszélünk, amelyet fel lehetne használni egy holdbázis támogatására. A víz felhasználható hidrolízis útján oxigén és hidrogén előállítására, vagyis ugyanazon az áron garantált víz-, oxigén- és üzemanyag-ellátás áll rendelkezésre. A második esetben azonban a jég kiaknázása sokkal összetettebb lenne a jelenlegi technológiával, és az ISRU (In-Situ Resource Utilization) technológiák használata nem lenne annyira vonzó. Az elmúlt évtized elején a földi megfigyelőközpontokkal végzett radarkutatások előnyben részesítették az utóbbi lehetőséget, de ismételten nem voltak meggyőzőek. További adatokra volt szükség. 2005-ben a Bush Jr. adminisztráció zöld utat adott a Csillagkép programnak azzal a céllal, hogy 2020-ban egy embert a Holdra helyezzenek. Előzetes lépésként egyszerre és mindenkorra tisztázni kellett több Hold-rejtélyt, beleértve az ellentmondásos kérdést is sarki jég. Mindennél jobban, mert a csillagképi program egy holdbázis telepítését irányozta elő a déli pólus közelében a feltételezett jég kihasználása érdekében. Ennek eredményeként 2009-ben a NASA kifejlesztette és elindította az LCROSS (Lunar CRater Observation and Sensing Satellite) és az LRO (Lunar Reconnaisance Orbiter) szondákat.

Az LRO (felső, ezüst) és az LCROSS (narancs) szondák az indítás előtt (NASA).

Az LCROSS szándékosan csapódott be a hold déli sarkába, hogy lássa, a Centaur-szakasz, amely korábban a Cabeus-kráter területére csapódott, felrobbant-e egy kis vizet az ütközéskor. Az eredmények egy változásért nem voltak meggyőzőek. Jég látszott, de nagyon kevés. Több elemzés után a kutatók arra a következtetésre jutottak, hogy a holdoszlopoknál a regolith körülbelül 5,6% jeget tartalmazott. Apránként érvényesült az a hipotézis, hogy a holdjég keveredik a regolittal. Rossz hír volt egy holdbázis számára, bár ez nem sokat számított, mert a Csillagkép programot a következő évben törlik.

A Kentaur szakasznak a Hold déli sarkával (NASA) szembeni ütközése előtt és után. A hold déli pólusa és egy lakható bolygó, amelyet a japán Kaguya szonda lát. Shackleton-kráter látható, amelynek szélén a NASA egy holdbázist akart telepíteni, kihasználva a fenekén található jeget (NHK/JAXA).

Az LRO a maga részéről az összes lehetséges erőforrás felhasználásával elkezdte keresni a megfoghatatlan holdjég bizonyítékait. Egyrészt a LOLA lézeres magasságmérővel ellenőriztük, hogy a kráterek talajának fényvisszaverő képessége a pólusoknál homogén-e vagy sem. Másrészt radart használtak. Mindkét esetben találd ki a választ, az eredmények zavaróak voltak. Az orosz LEND műszer megerősítette és finomította a Lunar Prospector neutron spektrométer adatait, míg a DIVINER műszer azt mutatta, hogy a sarki kráterek alján a hőmérsékletet –234 és –121 ° C között tartották, több mint elegendő ahhoz, hogy lehetővé tegyék a jég folyamatosan. De valójában már 2007 óta ismert volt, hogy az állandó árnyékban lévő kráterek felületén nem volt nagy mennyiségű tiszta jég a japán Kaguya szonda képeinek köszönhetően.

Az orosz LEND neutron spektrométer adatai az LRO szonda fedélzetén a hidrogén jelenlétéről a hold déli sarkán (NASA/Roscosmos). A hold déli pólusának Shackleton-kráterének feneke örök árnyékba süllyedt, amelyet Kaguya látott a megvilágított területek szétszórt fényének felhasználásával. Nincsenek tiszta jégrétegek (JAXA). A Hold déli sarkának krátereinek hőmérséklete nappal és éjszaka az LRO (NASA) szerint.

Tehát ennek az évtizednek az elején egyértelmű volt, hogy a holdjég ritka és főleg regolithoz keveredett. Néhány optimista továbbra is úgy vélte, hogy a tiszta jég kicsi lerakódásai lehetnek a sarki kráterek alsó felületén, de ezt bizonyítani kellett. És miért olyan megfoghatatlan a holdjég? Elsősorban azért, mert a megfigyelések - látható, ultraibolya fényben, lézeres magasságmérőkkel vagy neutron spektrométerekkel - nem képesek egyértelműen megkülönböztetni a víz - vagyis a jég - jelenlétét a regolithoz kevert hidrogén- és hidroxilcsoportok jelenlététől. A hidroxilcsoportok és a hidrogén származhat vízből, igen, de a (főleg protonokból álló) napszélből is. Ezen a ponton kényelmes elkülöníteni a jég rejtélyét a pólusokon, a víz egyéb molekuláinak és hidroxilgyököinek kimutatásával a Hold egyéb megvilágított részein. Ez a téma korábban a híreket is felvetette. Ez a "víz" a regolit és a napszél kölcsönhatásából származik, és bár nagyon érdekes jelenség, gázos formában és elhanyagolható mennyiségben található meg.

Nem szabad összetéveszteni a holdkőzetekben található vízzel sem. Valóban, ma már tudjuk, hogy a szelenit kőzetek legfeljebb 0,05% vizet tartalmaznak. Kétségtelen, hogy nagyon kevés, és nem is használható, de ezek a víznyomok féken tartják a Hold kialakulásának hagyományos modelljét. E modell szerint a Hold a protearth és a Mars méretű - vagy kisebb - Theia nevű protobolygó ütközéséből született. De ennek a modellnek a legegyszerűbb változatai szerint a Holdnak teljesen száraznak kell lennie, ami nem így van, ezért felül kell vizsgálnunk műholdunk kialakulási folyamatait (a legelterjedtebb hipotézis ma az, hogy Theia-val való ütközésnek helye volt, de először szinesztia nevű olvadt anyagszerkezet alakult ki). Mindenesetre ezeknek a többi "vizeknek" semmi köze a sarki jéghez.

Chandrayaan indiai szonda 1 (ISRO).

Hogyan lehet egyszer és mindenkorra felszámolni ezt a rendetlenséget? Nos, a megoldás az, ha megfigyeljük a közeli infravörös tartományban. Ezen hullámhosszakon a víz spektrális aláírása kristálytiszta. 2008-ban az indiai Chandrayaan 1 szonda megérkezett a Holdra az M3 infravörös spektrométerrel (Hold Mineralogy Mapper), amelyet a NASA szállított, készen arra, hogy örökre megoldja a rejtélyt. A műszer vizet észlelt, de sajnos az a hullámhossztartomány, amelyben dolgozott, nem volt elég széles ahhoz, hogy egyértelműen meg lehessen különböztetni a vizet a hidroxilcsoportoktól. Így maradtak a dolgok tavaly augusztus 20-ig, egy kutatócsoport közzétette az M3 műszer adatainak csaknem egy évtizeddel ezelőtt készült új elemzésének eredményeit. Az újdonság, hogy a kutatók kihasználhatták az állandó kráterek árnyékterületeire hulló közvetett fény előnyeit a víz spektrális aláírásának kimutatására. Akkor ezt az elemzést a megfigyelések szisztematikus zajának köszönhetően nem lehetett elvégezni, de a kutatók Shuai Li vezetésével új technikát dolgoztak ki, amely lehetővé teszi az életképes spektrumok megszerzését.

M3-as amerikai eszköz a Chandrayaan 1 fedélzetén (NASA).

A következtetés az, hogy több állandóan árnyékolt kráterben vannak holdjéglerakódások, az egyes holdoszlopoktól legfeljebb 20º-ig. Ugyan, valami, ami már ismert volt. Annak ellenére, hogy sok média rámutatott, a "hír" nem más, mint új. Mint láttuk, az elmúlt évtized vége óta biztosan tudtuk, hogy van víz a Holdon. Vagy inkább jég a sarki kráterekben. Az újdonság az, hogy ebben az esetben egy végleges bizonyítékkal állunk szemben - a víz spektruma nem fekszik -, hogy a kráterek felületén tiszta jég van. Nyilvánvaló, és amint azt az LRO és a Kaguya próbák már megmutatták, a betétek mértékének nagyon kicsinek kell lennie, de valami valami. Bármilyen kevés is, a tiszta felszíni jeget az emberek és a gépek könnyen kihasználhatják az űrkutatáshoz. Vagy ami ugyanaz, különbséget tesz a Hold felfedezése vagy nem megcsinálása között.

Tiszta jéglerakódások a Chandrayaan és az LRO szondák összesített adataiból (Shua Li et al.).

De továbbra is kérdés, hogy mennyi jég van a Holdon. A hárommilliárd tonnás becslés ellentétben áll a Merkúr sarki krátereiben felfedezett jégmennyiséggel, amelyről úgy gondolják, hogy ezerszer nagyobb (!). Igen, amint hallja, a Naphoz legközelebb eső bolygó pólusainál sokkal több jég van, és a helyzet még rosszabbá teszi a fekete jeget -, mint műholdunk, annak ellenére, hogy az állandó árnyékban lévő felület alacsonyabb (0,12% a Merkúrban és a Holdon 0,16%). A higany nagyobb gravitációja és intenzív kölcsönhatásai a napszéllel állhatnak e különbség mögött. Ezenkívül úgy gondolják, hogy a Hold forgástengelyének dőlésszögében olyan változásokon ment keresztül, amelyek megsemmisítették volna eredeti jéglerakódásainak egy részét. Érdekes, hogy a törpe Ceres bolygó a harmadik test a Naprendszerben, amelyben teljes bizonyossággal tudjuk, hogy a jég létezik a sarki kráterekben.

A Merkúr északi sarkának állandóan árnyékolt kráterei jéglerakódásokkal (Deutsch et al.).

Végül igen, van jég a Holdon, és igen, némelyik viszonylag tiszta felhalmozódásban van a felszínen. Most még meg kell találni, hogy mennyit beszélünk, és mit értünk "tiszta" alatt. De kétségtelen, hogy a Hold jégének felhasználása műholdunk és a Naprendszer többi részének feltárására ma sokkal szilárdabb.