In onderzoek dat nuttig kan zijn voor toekomstige maanverkenners, wetenschappers van Brown University hebben de eerste kwantitatieve kaart gemaakt van water en zijn chemische bouwstenen die vastzitten in het bovenste deel van de bodem van de maan.

De studie, gepubliceerd in wetenschappelijke vooruitgang , bouwt voort op de eerste ontdekking in 2009 van water en een verwant molecuul:hydroxyl, die bestaat uit één atoom, elk van waterstof en zuurstof - in de maanbodem. De laatste studie maakt gebruik van een nieuwe kalibratie van gegevens van NASA's Moon Mineralogy Mapper, die aan boord van India's Chandrayaan-1-ruimtevaartuig vloog, om te kwantificeren hoeveel water er op wereldschaal aanwezig is.

"De signatuur van water is bijna overal aanwezig op het maanoppervlak, niet beperkt tot de poolgebieden zoals eerder gemeld, " zei de hoofdauteur van de studie, Shuai Li, die het werk uitvoerde terwijl een Ph.D. student aan Brown University en is nu een postdoctoraal onderzoeker aan de University of Hawaii. "De hoeveelheid water neemt toe in de richting van de polen en vertoont geen significant verschil tussen verschillende samenstellingsterreinen."

De waterconcentratie bereikt een maximale gemiddelde van ongeveer 500 tot 750 delen per miljoen in de hogere breedtegraden. Dat is niet veel - minder dan in het zand van de droogste woestijnen van de aarde - maar het is ook niet niets.

"Dit is een routekaart naar waar water bestaat op het oppervlak van de maan, " zei Ralph Milliken, een universitair hoofddocent bij Brown en Li's co-auteur. "Nu we deze kwantitatieve kaarten hebben die laten zien waar het water is en in welke hoeveelheden, we kunnen gaan nadenken of het de moeite waard is om te extraheren, ofwel als drinkwater voor astronauten of om brandstof te produceren."

De onderzoekers zeggen dat de manier waarop het water over de maan wordt verdeeld, aanwijzingen geeft over de bron. De verdeling is grotendeels uniform in plaats van vlekkerig, met concentraties die geleidelijk afnemen in de richting van de evenaar. Dat patroon komt overeen met implantatie via zonnewind - het constante bombardement van protonen van de zon, die eenmaal geplaatst hydroxyl en moleculair water kunnen vormen.

Hoewel het grootste deel van het in dit onderzoek in kaart gebrachte water kan worden toegeschreven aan zonnewind, er waren uitzonderingen. Bijvoorbeeld, de onderzoekers vonden hoger dan gemiddelde concentraties water in vulkanische afzettingen op de maan nabij de evenaar van de maan, waar achtergrondwater in de bodem schaars is. In plaats van afkomstig van zonnewind, het water in die gelokaliseerde afzettingen komt waarschijnlijk van diep in de mantel van de maan en barstte naar de oppervlakte in maanmagma. Li en Milliken rapporteerden die bevindingen afzonderlijk in juli van dit jaar.

De studie toonde ook aan dat de concentratie van water in de loop van de maandag verandert op breedtegraden lager dan 60 graden, gaande van natter in de vroege ochtend en avond tot bijna kurkdroog rond het middaguur. De fluctuatie kan oplopen tot 200 delen per miljoen.

"We weten niet precies wat het mechanisme is voor deze fluctuatie, maar het vertelt ons dat het proces van watervorming in de maanbodem vandaag actief is en plaatsvindt, "Zei Milliken. "Dit verhoogt de mogelijkheid dat water zich opnieuw kan ophopen na extractie, maar we moeten de fysica van waarom en hoe dit gebeurt beter begrijpen om de tijdschaal te begrijpen waarop water kan worden vernieuwd."

Li zegt dat laboratoriumonderzoek nuttig kan zijn om dit soort processen beter te begrijpen. "We hopen dat dit de planetaire gemeenschap motiveert om laboratoriumexperimenten voort te zetten om de interactie van zonnewind met de maanbodem en mogelijke mechanismen voor hoe water over het maanoppervlak migreert op deze relatief korte tijdschalen te begrijpen, " hij zei.

Hoe nuttig de nieuwe kaarten ook mogen zijn, ze laten nog steeds veel onbeantwoorde vragen over maanwater. De Maan Mineralogie Mapper, die de gegevens voor het onderzoek leverde, meet het licht dat door het maanoppervlak wordt weerkaatst. Dat betekent dat hij geen water kan zoeken op plaatsen die permanent in de schaduw staan ​​van de zonnestralen. Veel wetenschappers denken dat deze permanent overschaduwde gebieden, zoals de vloeren op inslagkraters in de poolgebieden van de maan, kan grote afzettingen of waterijs bevatten.

"Die ijsafzettingen kunnen er inderdaad zijn, "Milliken zei, "maar omdat ze zich in schaduwgebieden bevinden, kunnen we niet gemakkelijk bevestigen met behulp van deze gegevens."

Het is ook niet duidelijk hoe diep het water dat in de studie in kaart is gebracht in de grond gaat.

"We voelen alleen de bovenste millimeter aarde, en we kunnen niet met zekerheid zeggen hoe het watergehalte daaronder is, " zei Milliken. "De verdeling van water met diepte kan een groot verschil maken in termen van hoeveel water er daadwerkelijk is."

Nog altijd, zeggen de onderzoekers, de studie biedt een goed startpunt om na te denken over hoe maanwaterbronnen kunnen worden gebruikt.

"Het valt nog te bezien of extractie haalbaar is, "Zei Milliken. "Maar deze resultaten laten ons zien wat het bereik van waterbeschikbaarheid over het oppervlak is, zodat we kunnen beginnen na te denken over waar we naartoe zouden willen om het te krijgen en of het economisch zinvol is om dit te doen."