NASA's Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy (SOFIA) heeft bevestigd, Voor de eerste keer, water op het zonovergoten oppervlak van de maan. Deze ontdekking geeft aan dat water zich over het maanoppervlak kan verspreiden, en niet beperkt tot koude, schaduwrijke plaatsen.

SOFIA heeft watermoleculen gedetecteerd (H ₂ O) in de Clavius-krater, een van de grootste kraters zichtbaar vanaf de aarde, gelegen op het zuidelijk halfrond van de maan. Eerdere waarnemingen van het maanoppervlak hebben een vorm van waterstof gedetecteerd, maar konden geen onderscheid maken tussen water en zijn naaste chemische verwant, hydroxyl (OH). Gegevens van deze locatie onthullen water in concentraties van 100 tot 412 delen per miljoen - ongeveer gelijk aan een fles water van 12 ounce - opgesloten in een kubieke meter grond verspreid over het maanoppervlak. De resultaten zijn gepubliceerd in het laatste nummer van Natuurastronomie .

"We hadden aanwijzingen dat H ₂ O - het bekende water dat we kennen - kan aanwezig zijn aan de zonovergoten kant van de maan, " zei Paul Hertz, directeur van de Astrophysics Division in het Science Mission Directorate op het NASA-hoofdkwartier in Washington. "Nu weten we dat het er is. Deze ontdekking daagt ons begrip van het maanoppervlak uit en roept intrigerende vragen op over bronnen die relevant zijn voor verkenning van de diepe ruimte."

Ter vergelijking, de Sahara-woestijn heeft 100 keer zoveel water als wat SOFIA in de maanbodem heeft gedetecteerd. Ondanks de kleine bedragen, de ontdekking roept nieuwe vragen op over hoe water wordt gemaakt en hoe het blijft bestaan ​​op de harde, luchtloos maanoppervlak.

Water is een kostbare hulpbron in de diepe ruimte en een belangrijk ingrediënt van het leven zoals wij dat kennen. Of het door SOFIA gevonden water gemakkelijk toegankelijk is voor gebruik als hulpbron, moet nog worden bepaald. Onder het Artemis-programma van NASA, het bureau wil graag alles leren over de aanwezigheid van water op de maan voordat het in 2024 de eerste vrouw en de volgende man naar het maanoppervlak stuurt en daar tegen het einde van het decennium een ​​duurzame menselijke aanwezigheid tot stand brengt.

De resultaten van SOFIA bouwen voort op jaren van eerder onderzoek naar de aanwezigheid van water op de maan. Toen de Apollo-astronauten in 1969 voor het eerst terugkeerden van de maan, het werd gedacht volledig droog te zijn. Orbitale en impactormissies in de afgelopen 20 jaar, zoals NASA's Lunar Crater Observation and Sensing Satellite, bevestigd ijs in permanent beschaduwde kraters rond de polen van de maan. In de tussentijd, verschillende ruimtevaartuigen, waaronder de Cassini-missie en de Deep Impact-komeetmissie, evenals de Chandrayaan-1-missie van de Indian Space Research Organization - en NASA's grondgebaseerde infraroodtelescoopfaciliteit, keek breed over het maanoppervlak en vond bewijs van hydratatie in zonniger streken. Maar die missies waren niet in staat om definitief de vorm te onderscheiden waarin het aanwezig was - H2O of OH.

"Voorafgaand aan de SOFIA-waarnemingen, we wisten dat er een soort van hydratatie was, " zei Casey Honniball, de hoofdauteur die de resultaten van haar afstudeerscriptie publiceerde aan de Universiteit van Hawaï in Mānoa in Honolulu. "Maar we wisten niet hoeveel, indien van toepassing, was eigenlijk watermoleculen - zoals we elke dag drinken - of iets meer als afvoerreiniger."

SOFIA bood een nieuwe manier om naar de maan te kijken. Vliegen op hoogtes tot 45, 000 voet, dit aangepaste Boeing 747SP-straalvliegtuig met een telescoop met een diameter van 106 inch bereikt meer dan 99% van de waterdamp in de atmosfeer van de aarde om een ​​duidelijker beeld te krijgen van het infrarooduniversum. Met behulp van zijn Faint Object infrarood CAMera voor de SOFIA Telescope (FORCAST), SOFIA was in staat om de specifieke golflengte op te pikken die uniek is voor watermoleculen, bij 6,1 micron, en ontdekte een relatief verrassende concentratie in de zonnige Clavius-krater.

"Zonder een dikke atmosfeer, water op het zonovergoten maanoppervlak zou gewoon verloren moeten gaan in de ruimte, " zei Honniball, die nu een postdoctoraal onderzoeker is bij NASA's Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland. "Toch zien we het op de een of andere manier. Iets genereert het water, en iets moet het daar opsluiten."

Bij de levering of creatie van dit water kunnen verschillende krachten een rol spelen. Micrometeorieten die neerregenen op het maanoppervlak, kleine hoeveelheden water vervoeren, zou het water bij een botsing op het maanoppervlak kunnen neerslaan. Een andere mogelijkheid is dat er een proces in twee stappen kan zijn waarbij de zonnewind van de zon waterstof aan het maanoppervlak levert en een chemische reactie veroorzaakt met zuurstofhoudende mineralen in de bodem om hydroxyl te creëren. In de tussentijd, straling van het bombardement van micrometeorieten zou die hydroxyl in water kunnen veranderen.

Hoe het water vervolgens wordt opgeslagen - waardoor het zich kan ophopen - roept ook enkele intrigerende vragen op. Het water zou kunnen worden opgesloten in kleine parelachtige structuren in de grond die ontstaan ​​door de hoge hitte die wordt veroorzaakt door micrometeorietinslagen. Een andere mogelijkheid is dat het water verborgen kan zijn tussen korrels maangrond en beschut tegen het zonlicht, waardoor het mogelijk een beetje toegankelijker is dan water dat vastzit in kraalachtige structuren.

Voor een missie die is ontworpen om naar ver te kijken, vage objecten zoals zwarte gaten, sterrenhopen, en sterrenstelsels, SOFIA's schijnwerpers op de naaste en slimste buur van de aarde waren een afwijking van de normale gang van zaken. De telescoopoperators gebruiken meestal een geleidecamera om sterren te volgen, de telescoop stevig op zijn waarnemingsdoel houden. Maar de maan is zo dichtbij en helder dat hij het hele gezichtsveld van de hulpcamera vult. Zonder zichtbare sterren, het was onduidelijk of de telescoop de maan betrouwbaar kon volgen. Om dit te bepalen, in augustus 2018, de operators besloten een proefobservatie uit te proberen.

"Het was, in feite, de eerste keer dat SOFIA naar de maan keek, en we wisten niet eens helemaal zeker of we betrouwbare gegevens zouden krijgen, maar vragen over het water van de maan dwongen ons om het te proberen, " zei Naseem Rangwala, SOFIA's projectwetenschapper bij NASA's Ames Research Center in Silicon Valley in Californië. "Het is ongelooflijk dat deze ontdekking voortkwam uit wat in wezen een test was, en nu we weten dat we dit kunnen, we plannen meer vluchten om meer observaties te doen."

De vervolgvluchten van SOFIA zullen naar water zoeken op extra zonovergoten locaties en tijdens verschillende maanfasen om meer te weten te komen over hoe het water wordt geproduceerd, opgeslagen, en bewoog zich over de maan. De gegevens zullen bijdragen aan het werk van toekomstige maanmissies, zoals NASA's Volatiles Investigating Polar Exploration Rover (VIPER), om de eerste waterbronnenkaarten van de maan te maken voor toekomstige menselijke verkenning van de ruimte.

In hetzelfde nummer van Natuurastronomie , wetenschappers hebben een paper gepubliceerd met behulp van theoretische modellen en NASA's Lunar Reconnaissance Orbiter-gegevens, erop wijzend dat water kan worden gevangen in kleine schaduwen, waar de temperaturen onder het vriespunt blijven, over meer van de maan dan momenteel wordt verwacht. t

"Water is een waardevolle hulpbron, voor zowel wetenschappelijke doeleinden als voor gebruik door onze ontdekkingsreizigers, " zei Jacob Bleacher, chief exploratiewetenschapper voor NASA's Human Exploration and Operations Mission Directorate. "Als we de middelen op de maan kunnen gebruiken, dan kunnen we minder water en meer apparatuur vervoeren om nieuwe wetenschappelijke ontdekkingen mogelijk te maken."