Voor de eerste keer, een interdisciplinair onderzoek heeft aangetoond dat chemische, fysiek, en materieel bewijs voor watervorming op de maan. Twee teams van de Universiteit van Hawai'i in Mānoa werkten samen aan het project:fysisch chemici van de UH Mānoa Department of Chemistry's W.M. Keck Research Laboratory in Astrochemistry en planetaire wetenschappers aan het Hawai'i Institute of Geophysics and Planetology (HIGP).

Hoewel recente ontdekkingen door ruimtevaartuigen zoals de Lunar Prospector en de harde lander Lunar Crater Observation and Sensing Satellite het bestaan ​​van waterijs aan de polen van de maan suggereren, de oorsprong van dit water is onzeker gebleven. Maanwater is een van de belangrijkste vereisten voor permanente kolonisatie van de maan als grondstof voor brandstof en energieopwekking (waterstof, zuurstof) en ook als "drinkwater".

Het baanbrekende onderzoek wordt beschreven in "Het ontwarren van de vorming en bevrijding van water in de maanregoliet, " hoofdauteur door UH Manoa postdoctoraal fellow Cheng Zhu en collega's in de Proceedings van de National Academy of Sciences .

Scheikunde Professor Ralf I. Kaiser en Jeffrey Gillis-Davis van HIGP ontwierpen de experimenten om de synergie tussen waterstofprotonen uit zonnewind te testen, maan mineralen, en micrometeorietinslagen. Zhu bestraalde monsters van olivijn, een droog mineraal dat dient als een surrogaat van maanmateriaal, met deuteriumionen als proxy voor zonnewindprotonen.

Deuterium alleen bestraald "experimenten brachten geen spoor van watervorming aan het licht, zelfs na het verhogen van de temperatuur tot de dagtemperaturen op de middelste breedtegraad van de maan, " legde Zhu uit. "Maar toen we het monster opwarmden, we hebben moleculair deuterium gedetecteerd, wat suggereert dat deuterium - of waterstof - geïmplanteerd uit de zonnewind kan worden opgeslagen in de maanrots."

Keizer heeft toegevoegd, "Daarom, een andere hoogenergetische bron kan nodig zijn om watervorming in de mineralen van de maan op gang te brengen, gevolgd door het vrijkomen ervan als een gas dat kan worden gedetecteerd."

De tweede reeks deuteriumbestralingsexperimenten werd gevolgd door laserverwarming om de thermische effecten van micrometeorietinslagen te simuleren. Tijdens de laserpulsen werd in de gasfase een uitbarsting van ionen waargenomen met massa-tot-ladingsverhoudingen die overeenkomen met die van enkelvoudig geïoniseerd zwaar water. "Er werd nog steeds water geproduceerd tijdens laserpulsen nadat de temperatuur was verhoogd, wat suggereert dat de olivijn voorlopers van zwaar water opsloeg die vrijkwamen door laserverwarming, " zei Zhu.

Om deze processen in beeld te brengen en de bredere impact op de maan en andere lichamen te interpreteren, Hope Ishii en John Bradley van HIGP gebruikten gefocusseerde ionenbundel-scanning-elektronenmicroscopie en transmissie-elektronenmicroscopie in het Advanced Electron Microscopy Center. Ze observeerden oppervlaktekuilen van minder dan een micrometer, sommige gedeeltelijk bedekt met deksels, wat suggereert dat waterdamp zich onder het oppervlak ophoopt in blaasjes totdat ze barsten, het vrijgeven van water uit maansilicaten bij inslag van een micrometeoriet.

"Algemeen, deze studie bevordert ons begrip van de oorsprong van water zoals gedetecteerd op de maan en andere luchtloze lichamen in ons zonnestelsel zoals Mercurius en asteroïden en biedt, Voor de eerste keer, een wetenschappelijk verantwoord en bewezen mechanisme van watervorming, " HIGP's Jeffrey Gillis-Davis concludeerde.