Bezpośrednie wykrycie wody na Księżycu. Misja Chang'e 5 z historycznym osiągnięciem

Najnowszy z bezzałogowych, wielomodułowych statków kosmicznych chińskiego programu księżycowego, nazwany na cześć chińskiej bogini Księżyca Chang'e, został wystrzelony 24 listopada 2020 roku z kosmodromu Wenchang na chińskiej wyspie-prowincji Hajnan. Podstawowym zamiarem misji było od początku pobranie około 2 kg próbki księżycowego gruntu i dostarczenie jej na Ziemię. To pierwsza taka misja od czasu lotu radzieckiej sondy Łuna 24 w 1976 roku - rosyjska sonda przewiozła wówczas na Ziemię blisko 170 g materii ze Srebrnego Globu.

Chińska sonda kosmiczna Chang'e 5 wylądowała w północnej części księżycowego obszaru Oceanus Procellarum 1 grudnia 2020 r. i pomyślnie zwróciła łącznie 1 kg i 731 g próbek księżycowego regolitu - ładunek ten dotarł 17 grudnia 2020 r. na Ziemię, dzięki odpalonemu z Księżyca modułowi lądownika.

Pozostawiony na Księżycu segment misji Chang'e 5 został z kolei przystosowany do poszukiwania śladów wody - z wykorzystaniem specjalnego spektrometru do badań geologicznych. Jak jednak podkreślili badacze i inżynierowie z Chińskiej Akademii Nauk, poważną przeszkodą przy prowadzeniu poszukiwań okazało się intensywne naświetlenie i nagrzewanie się powierzchni Księżyca, zniekształcające wynik pomiarów. Aby temu zaradzić, naukowcy użyli „modelu korekcji termicznej", aby uwzględnić zakumulowane w gruncie ciepło - po zastosowaniu tej metody zauważyli sygnaturę wodną na długości fali odpowiadającej 2,85 mikrometra. Znalezione ślady wody nie były znaczące - odpowiadając około 120 cząstkom na 1 milion składników regolitu i 180 cząstkom na milion obecnych w lekkiej skale.

Aby potwierdzić te wyniki, chińscy naukowcy przeprowadzili testy porównawcze na dostarczonych na Ziemię próbkach księżycowego gruntu. Okazały się one zbieżne z rezultatami pomiarów wykonanych bezpośrednio na Srebrnym Globie.

Na bazie zweryfikowanych danych zaproponowano także model określający możliwy mechanizm zróżnicowania zawartości wody w księżycowym gruncie o różnej charakterystyce. "Niższa zawartość wody w regolicie, w porównaniu do wyższej zawartości we fragmentach skalnych, może sugerować odgazowanie wody z płaszcza księżycowego w miejscu lądowania Chang'e 5" - wskazali autorzy badań z Instytutu Geologii i Geofizyki Chińskiej Akademii Nauk.

Woda została po raz pierwszy definitywnie wykryta na Księżycu z orbity, przez indyjską misję Chandrayaan-1 przy użyciu instrumentu NASA Moon Mineralogy Mapper w 2009 r. i od tego czasu jest szeroko mapowana także przez inne misje - jak np. NASA's Lunar Reconnaissance Orbiter.

Odkrycia misji Chang'e 5 dostarczają także więcej wskazówek dla przyszłych chińskich misji: Chang'e-6 i Chang'e-7. Wyprawa Chang'e 6 jest już bliska pełnej gotowości, a jest bliźniaczą względem poprzedniej - spróbuje przy tym zebrać próbki z trudniejszego rejonu, czyli np. okolic bieguna południowego. Według planów, start owej misji ma odbyć się najwcześniej w 2024 r.

Chiny już wcześniej wykazały znaczące dokonania na polu księżycowej eksploracji. W 2019 roku chiński pojazd kosmiczny Chang'e 4 wylądował na niewidocznej z Ziemi półkuli Księżyca. Tej wyprawie towarzyszyło wcześniej umieszczenie w kosmosie, nieopodal Srebrnego Globu specjalnego satelity transmisyjnego Queqiao, który umożliwił kontakt z urządzeniami znajdującymi się po drugiej stronie naturalnego ziemskiego satelity.