Księżycowe skały umożliwią lepsze poznanie historii Ziemi

Na piątek wieczorem polskiego czasu planowany jest start misji Artemis I. To pierwszy z lotów, które mają doprowadzić do powrotu astronautów na Księżyc, a później założenia tam stałej bazy. Uprzedzając astronautów, w specjalnej kapsule ku Księżycowi polecą Campos, Helga i Zohar - trzy manekiny. Następna misja Artemis II będzie już załogowa. Czworo astronautów obleci Księżyc na wysokości 8900 km nad powierzchnią. O ile w tym tygodniu wszystko pójdzie dobrze, to powinno to nastąpić w 2024 roku. Potem, w 2025 roku w ramach misji Artemis III, planowane jest lądowanie na powierzchni w okolicach południowego bieguna Księżyca.

Pomimo wielu badanych próbek, które przywieziono w ramach programu Apollo, dekad badań obserwacyjnych, a także prac prowadzonych w czasie chińskich misji księżycowych Chang'e, Srebrny Glob wciąż może dostarczyć wielu danych niezbędnych do wypełnienia luk w wiedzy o historii, budowie Ziemi i Układu Słonecznego.

"Księżyc to mały brat bliźniak Ziemi. Powstały one w tym samym czasie, w wyniku wielkiego zderzenia ciała wielkości Marsa, które uderzyło w protoziemię 4,5 miliarda lat temu, krótko po utworzeniu się naszego Układu Słonecznego i wtedy z większości tego materiału powstała Ziemia, a z resztek wyrzuconych na orbitę uformował się Księżyc. W związku z tym mamy ze sobą dużo wspólnego" - opisuje w rozmowie z PAP geolożka planetarna dr Anna Łosiak z Instytutu Nauk Geologicznych PAN.

Jednak między Ziemią a jej naturalnym satelitą występuje też dużo różnic. Na Ziemi, wskutek rozmaitych procesów geologicznych, skały są nieustannie podgrzewane, przetapiane a informacja w nich zawarta jest nieodwracalnie tracona. Podczas gdy skały, które powstały zaraz po powstaniu Układu Słonecznego na Księżycu, nadal są obecne w tej samej formie.

"Jeżeli tam pojedziemy i zbadamy większą liczbę tych skał - sprzed nawet 4,5 miliarda lat - będziemy w stanie zrekonstruować wygląd Układu Słonecznego i Ziemi krótko po tym jak one powstały. Bylibyśmy więc w stanie zrobić coś, czego nie możemy zrobić wykorzystując tylko materiały z naszej planety" - wyjaśnia dr Łosiak.

Próbki, które dotychczas przywieziono z Księżyca, też tego nie umożliwiają. Dotąd człowiek lądował w kilku zaledwie miejscach Księżyca i nie były to miejsca dla jego powierzchni reprezentatywne. "Nie lądowano tam, gdzie było najciekawiej pod względem naukowym, tylko tam, gdzie było wystarczająco płasko i bezpiecznie do lądowania" - komentuje badaczka.

Tym razem astronauci będą eksplorowali zupełnie inne miejsce niż wcześniej. W połowie sierpnia NASA przedstawiła zestaw 13 regionów południowego bieguna Księżyca, na których w ramach misji Artemis III będą mogli wylądować astronauci. Miejsce znów zostało w dużej mierze wybrane ze względu na uwarunkowania technologiczne, ale - zdaniem dr Łosiak - wciąż dla naukowców "jest ono superciekawe".

Fascynujące będą - jak mówi - już same właściwości skał, które znajdują się w tym właśnie obszarze. Dotychczasowe próbki pobierano z okolic podrównikowych. Za to przy biegunie jest większa szansa na to, że astronauci pobiorą materiał z tzw. SPA - South Pole Aitken basin. Dla badaczy byłyby on prawdziwą gratką. SPA to gigantyczny krater uderzeniowy, który w większości znajduje się po niewidocznej stronie Księżyca. To uderzenie wydobyło skały z głębokości kilkudziesięciu, albo nawet kilkuset kilometrów i rozrzuciło je po powierzchni.

"Jest więc szansa, że w okolicy lądowania znajdziemy fragmenty Księżyca bez konieczności wiercenia na absurdalnie niewykonalne głębokości. Ponieważ Księżyc powstał z tej samej materii, co m.in. Ziemia, takie próbki dostarczyłyby również informacji na temat samej Ziemi, ale też innych planet typu ziemskiego. Będzie to przełomem w geologii, bo dostarczy nam pierwszych prawdziwych próbek skał z wnętrza dużych ciał niebieskich. Albowiem tak naprawdę nie mamy pojęcia, co jest w środku naszej własnej planety, mamy jedynie modele, hipotezy, poszlakowe informacje o tym, co w jej środku się znajduje" - zaznacza badaczka.

Lądowanie w okolicach bieguna południowego ma również wiele zalet w kontekście założenia potencjalnej stałej bazy na Księżycu. Ta mogłaby być również etapem w drodze człowieka na Marsa. Z jednej strony w miejscu lądowania są permanentnie oświetlone tereny, na których można postawić duże baterie fotowoltaiczne dostarczające stałą ilość energii do bazy. Z drugiej strony lądowanie we wskazanych miejscach umożliwia eksplorację stale zacienionych miejsc.

"W tych obszarach mamy coś równie istotnego: potencjalnie dostęp do wody, konkretnie do lodu wodnego. Zwłaszcza misja Artemis III będzie miała za zadanie stwierdzić, czy rzeczywiście w tych stale zacienionych miejscach jest woda. Tak sądzimy na podstawie rozmaitych dotychczasowych obserwacji i danych. To kluczowe, bo jeżeli tam nie ma wody, to możemy zapomnieć o założeniu w najbliższym czasie bazy na Księżycu. To będzie praktycznie niewykonalne, bo będzie oznaczało, że trzeba przewieźć na Srebrny Glob gigantyczne ilości wody, aby utrzymać przy życiu astronautów. Nie będzie nas na to stać" - ocenia rozmówczyni PAP.

Jak mówi, nawet na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej (ISS) woda nie jest recyklingowana w 100 proc., więc trzeba cały czas uzupełniać jej zapasy, co jest kosztowne, mimo że przebywa tam tylko kilkoro astronautów w jednym momencie. A ISS jest przecież dużo bliżej, niż byłoby do stacji na Księżycu.

"Aby zobaczyć, jak na Księżycu zmienia się ilość wody wraz z głębokością, ile tej wody dokładnie jest, w jakiej jest formie, jak najlepiej ją odzyskać, astronauci na pewno będą pobierać próbki z różnych głębokości pod powierzchnią Srebrnego Globu" - przewiduje badaczka.

W trakcie sześciu załogowych lotów na Księżyc od 1969 do 1972 r. amerykańscy astronauci zebrali blisko 400 kg próbek skał, które przewieziono na Ziemię. Jak przypomina dr Łosiak, na podstawie badań skał z programu Apollo wciąż publikowane są nowe wyniki. "Niedawno otwarto próbki z tego programu, które zamrożono zaraz po pobraniu, aby otworzyć je po 50 latach. Teraz posiadając dużo bardziej zaawansowane techniki analityczne jesteśmy w stanie więcej z tych próbek wyciągnąć i dowiedzieć się np., w jaki sposób wiatr słoneczny i promieniowanie galaktyczne wpływały na grunt Księżyca, czy poziom promieniowania zmniejszał się, jaki jest średni poziom promieniowania. To niezwykle ważne, bo na promieniowanie przecież będzie długofalowo wystawiona nasza infrastruktura na przyszłych bazach księżycowych" - mówi.

Okruchy księżycowe z uwagi na to, że wciąż są absolutną rzadkością, są uznawane wręcz za bezcenne. Dr Łosiak, która kilka lat temu miała okazje je badać, wspomina, że do magazynu w Houston w USA, w którym się znajdują prowadzą 3 śluzy powietrzne, a próbki są zamrożone. Same próbki bada się w szczelnych kombinezonach i rękawicach, by skał nie dotykać bezpośrednio i minimalizować ryzyko zanieczyszczenia. Dodaje, że procedura uzyskania pozwolenia na przebadanie tych próbek jest bardzo skomplikowana, a większość z nich (o ile nie są to badania niszczące) należy po analizach zwrócić NASA.