Forskere laver det første globale kort over vand i månens jord

I forskning, der kan vise sig nyttig for fremtidige måneopdagere, forskere fra Brown University har skabt det første kvantitative kort over vand og dets kemiske byggesten fanget i den øverste del af Månens jord.

Studiet, udgivet i Videnskabens fremskridt , bygger på den første opdagelse i 2009 af vand og et beslægtet molekyle - hydroxyl, som består af et atom hver af brint og oxygen - i månejorden. Den seneste undersøgelse bruger en ny kalibrering af data taget fra NASAs Moon Mineralogy Mapper, som fløj ombord på Indiens Chandrayaan-1 rumfartøj, at kvantificere, hvor meget vand der er til stede på globalt plan.

"Vands signatur er til stede næsten overalt på månens overflade, ikke begrænset til polarområderne som tidligere rapporteret, " sagde undersøgelsens hovedforfatter, Shuai Li, der udførte arbejdet, mens en ph.d. studerende ved Brown University og er nu postdoktoralforsker ved University of Hawaii. "Mængden af ​​vand stiger mod polerne og viser ikke signifikant forskel mellem forskellige sammensatte terræner."

Vandkoncentrationen når et maksimalt gennemsnit på omkring 500 til 750 ppm på de højere breddegrader. Det er ikke meget - mindre end der findes i sandet i Jordens tørreste ørkener - men det er heller ikke ingenting.

"Dette er en køreplan til, hvor der findes vand på Månens overflade, "sagde Ralph Milliken, en lektor ved Brown og Lis medforfatter. "Nu hvor vi har disse kvantitative kort, der viser, hvor vandet er, og i hvilke mængder, vi kan begynde at tænke på, om det kunne betale sig at udvinde, enten som drikkevand til astronauter eller til at producere brændstof."

Forskerne siger, at den måde, vandet fordeles på over Månen, giver spor om dens kilde. Fordelingen er stort set ensartet snarere end pletvis, med koncentrationer, der gradvist aftager mod ækvator. Dette mønster er i overensstemmelse med implantation via solvind - det konstante bombardement af protoner fra solen, som kan danne hydroxyl og molekylært vand, når det først er anbragt.

Selvom hovedparten af ​​vandet kortlagt i denne undersøgelse kan tilskrives solvind, der var undtagelser. For eksempel, forskerne fandt højere end gennemsnittet koncentrationer af vand i månens vulkanske aflejringer nær Månens ækvator, hvor baggrundsvand i jorden er knap. I stedet for at komme fra solvind, vandet i disse lokale aflejringer kommer sandsynligvis fra dybt inde i Månens kappe og brød ud til overfladen i månemagma. Li og Milliken rapporterede disse resultater separat i juli i år.

Undersøgelsen fandt også, at koncentrationen af ​​vand ændrer sig i løbet af månedagen på breddegrader lavere end 60 grader, går fra vådere tidligt om morgenen og aftenen til næsten knogletørt omkring månemiddag. Udsvinget kan være så meget som 200 dele per million.

"Vi ved ikke præcis, hvad mekanismen er for denne udsving, men det fortæller os, at processen med vanddannelse i månens jord er aktiv og sker i dag, "Milliken sagde." Dette øger muligheden for, at vand kan akkumulere igen efter udvinding, men vi er nødt til bedre at forstå fysikken i hvorfor og hvordan dette sker for at forstå den tidsramme, over hvilken vand kan fornyes. "

Li siger, at laboratorieforskning kunne være nyttig til bedre at forstå denne slags processer. "Vi håber, at dette motiverer det planetariske samfund til at fortsætte laboratorieforsøg for at forstå solvindens vekselvirkning med månens jord og mulige mekanismer for, hvordan vand vandrer hen over månens overflade på disse relativt korte tidsskalaer, " han sagde.

Så nyttigt som de nye kort kan være, de efterlader stadig masser af ubesvarede spørgsmål om månevand. Månens mineralogikortlægger, som leverede data til forskningen, måler lys reflekteret fra månens overflade. Det betyder, at det ikke kan lede efter vand på steder, der er permanent skygge for solens stråler. Mange forskere mener, at disse permanent skyggede områder, såsom gulvene på nedslagskratere i Månens polarområder, kunne indeholde store aflejringer eller vandis.

"Disse isforekomster kan virkelig være der, "Sagde Milliken, "men fordi de er i skyggefulde områder, er det ikke noget, vi nemt kan bekræfte ved at bruge disse data."

Det er heller ikke klart, hvor dybt ned i jorden vandet, der er kortlagt i undersøgelsen, går.

"Vi mærker kun den øvre millimeter eller deromkring af jord, og vi kan ikke med sikkerhed sige, hvordan vandindholdet er under det, Milliken sagde. "Fordelingen af ​​vand med dybde kan gøre en stor forskel i forhold til, hvor meget vand der faktisk er der."

Stadig, siger forskerne, undersøgelsen giver et godt udgangspunkt for at tænke over, hvordan månens vandressourcer kan udnyttes.

"Det er stadig at se, om udvinding kan lade sig gøre, "Milliken sagde. "Men disse resultater viser os, hvad rækkevidden af ​​vandtilgængelighed på tværs af overfladen er, så vi kan begynde at tænke på, hvor vi måske ønsker at gå hen for at få det, og om det giver økonomisk mening at gøre det."