
Misja LRO wskazuje, że na Księżycu znajduje się więcej lodu niż sądzono
Złoża lodu w księżycowym pyle i skałach (regolicie) są większe niż zakładali naukowcy, sugeruje nowa analiza danych z misji NASA Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO).
Zdaniem naukowców z NASA, lód byłby cennym zasobem dla przyszłych wypraw na Srebrny Glob. Woda mogłaby zostać wykorzystana do ochrony przed promieniowaniem, wsparcia astronautów lub rozbicia na składniki – wodór i tlen, w celu wytworzenia paliwa rakietowego, energii i powietrza do oddychania.
Poprzednie badania wykazały oznaki lodu w większych, stale zacienionych regionach (PSR) w pobliżu południowego bieguna Księżyca, w tym w obszarach kraterów Cabeus, Haworth, Shoemaker i Faustini. W nowym badaniu opublikowanym w czasopiśmie The Planetary Science Journal, astronomowie doszli do wniosku, że istnieją powszechne dowody na obecność lodu wodnego w PSR poza biegunem południowym.
„Badanie dodatkowo pomoże w przyszłych misjach księżycowych, dostarczając mapy i identyfikując cechy powierzchni, które pokazują, gdzie lód jest prawdopodobny i mniej prawdopodobny do znalezienia, wraz z dowodami na to, dlaczego tak powinno być. Nasz model i analiza pokazują, że najwyższe stężenia lodu powinny występować w pobliżu najzimniejszych części PSR poniżej -198 stopni Celsjusza oraz w pobliżu podstawy biegunowych zboczy stale zaciemnionych regionów” – mówi Timothy P. McClanahan z NASA.
„Nie możemy dokładnie określić objętości złóż lodu PSR ani zidentyfikować, czy mogą one być zakopane pod suchą warstwą regolitu. Spodziewamy się jednak, że w górnych 3,3 metrach powierzchni powinno znajdować się co najmniej pięć litrów więcej lodu na każde 1,2 metra kwadratowego powierzchni powyżej tych złóż, w porównaniu do otaczających obszarów. Badanie wykazało również, gdzie można spodziewać się mniejszych lub mniej skoncentrowanych złóż lodu, występujących głównie w cieplejszych, okresowo oświetlonych obszarach” – twierdzi McClanahan.

Lód mógł zostać wszczepiony w księżycowy regolit w wyniku uderzeń meteorów, uwolniony jako para z wnętrza Księżyca lub utworzony w wyniku reakcji chemicznych między wodorem w wietrze słonecznym a tlenem w regolicie. PSR zazwyczaj występują w zagłębieniach topograficznych w pobliżu biegunów Księżyca. Ze względu na niski kąt padania promieni słonecznych, obszary te mogły pozostawać nieoświetlone przez miliardy lat, więc stale panuje tam niska temperatura.
Astronomowie uważają, że cząsteczki lodu często przemieszczają się w regolicie przez meteoryty, promienie kosmiczne lub światło słoneczne i poruszają się po powierzchni Księżyca, aż wylądują w stale zaciemnionych regionach, gdzie zostają uwięzione przez ekstremalne zimno. PSR mogą utrzymywać cząsteczki lodu w pobliżu powierzchni przez być może miliardy lat, gdzie mogą gromadzić się w złoża, które mogą być wystarczająco bogate, aby je wydobywać. Badacze zakładają, że lód jest szybko tracony na powierzchniach wystawionych na bezpośrednie działanie promieni słonecznych, co uniemożliwia jego akumulację.
Astronomowie wykorzystali należący do LRO instrument Lunar Exploration Neutron Detector (LEND) do wykrycia śladów złóż lodu poprzez pomiar neutronów o umiarkowanej energii. W szczególności wykorzystali detektor neutronów (CSETN), który ma stałe pole widzenia o średnicy 30 kilometrów.
Neutrony są wytwarzane przez wysokoenergetyczne galaktyczne promienie kosmiczne, które pochodzą z potężnych zdarzeń w głębokiej przestrzeni kosmicznej, takich jak eksplodujące gwiazdy, które uderzają w powierzchnię Księżyca, rozbijając atomy regolitu i rozpraszając cząstki subatomowe zwane neutronami.
Ponieważ wodór ma mniej więcej taką samą masę jak neutron, zderzenie z tym pierwiastkiem powoduje, że neutron traci stosunkowo więcej energii niż w przypadku zderzenia z większością powszechnie występujących atomów w regolicie. Tam, gdzie wodór jest obecny w materiale księżycowym, jego stężenie powoduje odpowiednie zmniejszenie obserwowanej liczby neutronów o umiarkowanej energii.
„Postawiliśmy hipotezę, że jeśli wszystkie PSR mają takie samo stężenie wodoru, to CSETN na LRO powinien proporcjonalnie wykrywać ich stężenia wodoru w funkcji ich obszarów. Zatem więcej wodoru powinno być obserwowane w kierunku większych stale zaciemnionych regionów” – podsumowuje McClanahan.
Emil Gołoś