Doniosłe odkrycie NASA. Woda na Księżycu bardziej pospolita niż sądzono

W poniedziałek 26 października NASA poinformowała, że wykryto ślady wody w rozległych oświetlonych przez Słońce obszarach Srebrnego Globu. Odkrycie nastąpiło za pomocą Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy (SOFIA), którego trzonem jest samolot Boeing 747SP, zmodyfikowany w celu przenoszenia teleskopu o średnicy 100 cali (254cm). Popularny odrzutowiec umożliwia astronomom badanie Układu Słonecznego i nie tylko - w sposób, który nie jest możliwy w przypadku teleskopów naziemnych. Latający na wysokości ponad 13 kilometrów samolot wznosi się ponad obecną w atmosferze parę wodną (a raczej 99 proc. jej objętości przy Ziemi), aby uzyskać wyraźniejszy obraz Wszechświata w podczerwieni. Jest to wspólny projekt NASA i Niemieckiego Centrum Lotnictwa i Kosmonautyki, DLR (niemieckiej agencji kosmicznej).

Używając swojej kamery podczerwieni Faint Object, podłączonej do teleskopu (FORCAST), SOFIA była w stanie wychwycić specyficzną dla cząsteczek wody długość fali (6,1 mikrona) i odkryła ją w nasłonecznionym księżycowym kraterze Clavius. Dane z Claviusa ujawniły obecność wody w stężeniach od 100 do 412 części na milion - w przybliżeniu to nieco ponad 1/3 litra w metrze sześciennym regolitu na powierzchni Księżyca. Jak dotąd nie ustalono, jak dużo wody kryje się głębiej, kilka lub kilkanaście metrów pod powierzchnią Księżyca.

Clavius, który znajduje się na południowej półkuli Księżyca, jest jednym z największych kraterów widocznych z Ziemi. Wcześniejsze obserwacje powierzchni Księżyca wykryły pewną formę wodoru, ale nie były w stanie odróżnić, czy jego zawartość dotyczy wody czy przypominającego ją hydroksylu (OH). Dla porównania - w piasku Sahary jest 100 razy więcej wody niż w zbadanej przez SOFIĘ księżycowej powierzchni.

Odkrycie nasuwa nowe pytania o to, jak powstaje woda i jak utrzymuje się ona na surowej, pozbawionej powietrza powierzchni Księżyca. Zdaniem ekspertów woda może być obecna na powierzchni Księżyca nie tylko w zimnych, zacienionych miejscach. „Mieliśmy wskazówki, że woda może być obecna w nasłonecznionych obszarach Księżyca" - powiedział Paul Hertz, dyrektor Wydziału Astrofizyki w Dyrekcji Misji Naukowych w siedzibie NASA w Waszyngtonie. "Teraz wiemy, że tam jest. To odkrycie podważa nasze zrozumienie powierzchni Księżyca i rodzi intrygujące pytania dotyczące zasobów istotnych dla eksploracji kosmosu” - zapewnił.

Woda jest w kosmosie cennym zasobem i kluczowym składnikiem życia, jakie znamy. Nie wiadomo, czy ta odkryta właśnie na Księżycu będzie łatwa do wykorzystania. W ramach programu Artemis agencja NASA pragnie dowiedzieć się wszystkiego o obecności wody na Księżycu przed wysłaniem kolejnych ludzi na jego powierzchnię w roku 2024 i ustanowieniem tam trwałej obecności człowieka do końca dekady. „Przed obserwacjami SOFIA wiedzieliśmy, że istnieje pewien rodzaj nawodnienia" - powiedziała Casey Honniball, główna autorka, która opublikowała wyniki swojej pracy magisterskiej na Uniwersytecie Hawajskim w Manoa w Honolulu. "nie wiedzieliśmy, ile z nich, jeśli w ogóle, to cząsteczki wody – takiej, jaką pijemy każdego dnia – czy może coś bardziej przypominającego środek do czyszczenia rur” - zastrzegła.

„Bez gęstej atmosfery woda na oświetlonej Słońcem powierzchni Księżyca powinna po prostu zniknąć w kosmosie” - wskazała Honniball, która obecnie jest pracownikiem naukowym z tytułem doktora w Goddard Space Flight Center w Greenbelt w stanie Maryland. „Jednak coś widzimy. Coś wytwarza wodę i coś musi ją tam więzić” - dodała.

W dostarczaniu lub tworzeniu tej wody może brać udział kilka sił. Niosący niewielkie ilości wody deszcz mikrometeorytów może osadzać wodę na powierzchni Księżyca po uderzeniu w nią. Inną możliwością jest dwuetapowy proces, w którym wiatr słoneczny ze Słońca dostarcza wodór na powierzchnię Księżyca i powoduje reakcję chemiczną z minerałami zawierającymi tlen w glebie, tworząc hydroksyl. W międzyczasie promieniowanie pochodzące z bombardowania mikrometeorytów może ulec zmianie.

Wyniki projektu SOFIA opierają się na latach wcześniejszych badań dotyczących obecności wody na Księżycu. Kiedy astronauci Apollo po raz pierwszy wrócili z Księżyca w 1969 roku, uważano, że jest on całkowicie suchy. Misje orbitalne i uderzeniowe w ciągu ostatnich 20 lat, takie jak obserwacja i wykrywanie krateru księżycowego NASA, potwierdziły obecność lodu w stale zacienionych kraterach wokół biegunów Księżyca.

W międzyczasie kilka statków kosmicznych - w tym misja Cassini i misja komety Deep Impact, a także misja Chandrayaan-1 Indyjskiej Organizacji Badań Kosmicznych - oraz naziemny Teleskop Podczerwieni NASA, rozejrzały się po powierzchni Księżyca i znalazły dowody na nawodnienie w słonecznych regionach. Jednak misje te nie były w stanie definitywnie rozróżnić formy, w jakiej był obecny - ani H2O, ani OH.

W tym samym numerze "Nature Astronomy", w który zaprezentowano wyniki nowych pomiarów naukowcy opublikowali artykuł wykorzystujący modele teoretyczne i dane sondy NASA Lunar Reconnaissance Orbiter, wskazując, że woda może być uwięziona w miejscach nieco zacienionych, gdzie temperatura utrzymuje się poniżej zera, na większej powierzchni Księżyca, niż się obecnie spodziewano. „Woda jest cennym zasobem, zarówno do celów naukowych, jak i do użytku przez naszych odkrywców” - powiedział Jacob Bleacher, główny naukowiec ds. eksploracji w dyrekcji ds. Eksploracji Ludzi i Misji Operacyjnych NASA. „Jeśli będziemy w stanie wykorzystać zasoby Księżyca, będziemy mogli zabrać mniej wody i więcej sprzętu, aby umożliwić nowe odkrycia naukowe” - wskazał.

Opracowanie: PAP/S24