Wetenschappers gebruiken gegevens van NASA's Lunar Reconnaissance Orbiter, of LRO, hebben heldere gebieden in kraters nabij de zuidpool van de maan geïdentificeerd die koud genoeg zijn om ijs op het oppervlak te hebben.

Het nieuwe bewijs komt van een analyse die oppervlaktetemperaturen combineerde met informatie over hoeveel licht door het oppervlak van de maan wordt gereflecteerd.

"We ontdekten dat de koudste plaatsen in de buurt van de zuidpool van de maan ook de helderste plaatsen zijn - helderder dan we zouden verwachten van de grond alleen - en dat zou kunnen wijzen op de aanwezigheid van oppervlaktevorst, " zei Elizabeth Visser, de hoofdauteur van de studie, gepubliceerd in Icarus. Fisher voerde de data-analyse uit terwijl ze onderzoek deed aan de Universiteit van Hawaï in Manoa na het behalen van haar bachelordiploma. Ze is nu een afgestudeerde student aan de Brown University.

De ijzige afzettingen lijken fragmentarisch en dun, en het is mogelijk dat ze vermengd zijn met de oppervlaktelaag van de grond, stof en kleine rotsen genaamd de regoliet. De onderzoekers zeggen dat ze geen ijsvlakten zien die lijken op een bevroren vijver of ijsbaan. In plaats daarvan, ze zien tekenen van oppervlaktevorst.

De vorst werd gevonden in koude vallen dicht bij de zuidpool van de maan. Koudevallen zijn permanent donkere gebieden - die zich ofwel op de bodem van een diepe krater of langs een deel van de kraterwand bevinden dat geen direct zonlicht ontvangt - waar de temperatuur onder min 260 graden Fahrenheit (min 163 graden Celsius) blijft. Onder deze voorwaarden, waterijs kan miljoenen of miljarden jaren blijven bestaan.

Meer dan een halve eeuw geleden, wetenschappers suggereerden dat maankoudevallen waterijs kunnen opslaan, maar het bevestigen van die hypothese bleek een uitdaging. Waarnemingen gedaan door NASA's Lunar Prospector-orbiter aan het eind van de jaren negentig identificeerden waterstofrijke gebieden nabij de polen van de maan, maar konden niet bepalen of die waterstof in water was gebonden of in een andere vorm aanwezig was. Het begrijpen van de aard van deze afzettingen is een van de belangrijkste doelstellingen van LRO geweest, die sinds 2009 in een baan om de maan draait.

Fisher en haar collega's vonden bewijs van maanvorst door temperatuurmetingen van LRO's Diviner-instrument te vergelijken met helderheidsmetingen van de Lunar Orbiter Laser Altimeter van het ruimtevaartuig, of LOL. Bij deze vergelijkingen de koudste gebieden nabij de zuidpool waren ook erg helder, wijst op de aanwezigheid van ijs of andere sterk reflecterende materialen. De onderzoekers keken naar de piekoppervlaktetemperaturen, omdat waterijs niet standhoudt als de temperatuur boven de cruciale drempel kruipt.

De bevindingen komen overeen met de analyse van een ander team van LRO-gegevens, gerapporteerd in 2015. Die studie vergeleek piektemperaturen met ultraviolet, of UV, gegevens van het Lyman-Alpha Mapping Project, of LAMP. Zowel LOLA als LAMP kunnen de helderheid van het oppervlak meten zonder zonlicht. LOLA doet dit door gereflecteerd laserlicht te meten, en LAMP, door gereflecteerd sterrenlicht en de UV-hemelgloed van waterstof te meten.

"Deze bevindingen tonen nogmaals de waarde aan van het langdurig bestuderen van de maan vanuit een baan, " zei John Keller, de LRO-projectwetenschapper bij NASA's Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland. "Al dit werk begint met uitgebreide datasets die bestaan ​​uit jarenlange continue metingen."

Samen, de twee studies versterken het argument dat er vorst is in koude vallen nabij de zuidpool van de maan. Tot dusver, echter, onderzoekers hebben niet dezelfde tekens gezien in de buurt van de noordpool van de maan.

"Wat altijd al intrigerend is geweest aan de maan, is dat we ijs verwachten te vinden waar de temperaturen koud genoeg zijn voor ijs, maar dat is niet helemaal wat we zien, " zei Matt Siegler, een onderzoeker bij het Planetary Science Institute in Dallas, Texas, en een co-auteur van de studie.

Waterijs en andere afzettingen zijn ook geïdentificeerd in koude vallen nabij de noordpool op Mercurius. Hoewel het de planeet is die het dichtst bij de zon staat, Mercurius lijkt tot 400 keer meer ijs te hebben dan de maan, volgens de schatting van Siegler. Wetenschappers zijn nog aan het uitzoeken welk scenario 'normaler' is.

Een andere prikkelende vraag is hoe oud het ijs van de maan is. Als het water werd geleverd door ijzige kometen of asteroïden, het zou zo oud kunnen zijn als het zonnestelsel en zou de vroege levering van water aan de aarde en de maan kunnen markeren. Maar als het water werd geproduceerd door chemische reacties aangedreven door de zonnewind, het is veel recenter. Of beide kunnen waar zijn. Er kunnen eeuwenoude ijsafzettingen onder de grond zijn begraven en nieuwer water aan de oppervlakte.

In elk geval, Siegler zei, er is nu genoeg bewijs om voor verder onderzoek te pleiten. Het ijs van de maan zou niet alleen bronnen kunnen bieden voor verkenning, het kan ons ook helpen de oorsprong van het water op aarde te begrijpen.