Meteoroid-angreb skubber dyrebart vand ud fra månen

Forskere fra NASA og Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory i Laurel, Maryland, rapporter, at strømme af meteoroider, der rammer Månen, tilfører den tynde måneatmosfære en kortvarig vanddamp.

Resultaterne vil hjælpe videnskabsmænd med at forstå historien om månevand - en potentiel ressource til at opretholde langsigtede operationer på Månen og menneskelig udforskning af det dybe rum. Modeller havde forudsagt, at meteoroidnedslag kunne frigive vand fra Månen som en damp, men videnskabsmænd havde endnu ikke observeret fænomenet.

Nu, holdet har fundet dusinvis af disse hændelser i data indsamlet af NASAs Lunar Atmosphere and Dust Environment Explorer. LADEE var en robotmission, der kredsede om Månen for at indsamle detaljerede oplysninger om strukturen og sammensætningen af ​​den tynde måneatmosfære, og afgøre, om støv er løftet op på månehimlen.

"Vi sporede de fleste af disse begivenheder til kendte meteoroidstrømme, men den virkelig overraskende del er, at vi også fandt beviser for fire meteoroidstrømme, der tidligere var uopdagede, " sagde Mehdi Benna fra NASAs Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland, og University of Maryland Baltimore County. Benna er hovedforfatter af undersøgelsen, udgivet i Natur Geovidenskab .

De nyligt identificerede meteoroidstrømme, observeret af LADEE, fandt sted den 9. januar 2. april, 5. april og 9. april, 2014.

Der er tegn på, at Månen har vand (H2O) og hydroxyl (OH), en mere reaktiv slægtning til H2O. Men debatter fortsætter om vandets oprindelse, om det er vidt udbredt, og hvor meget der kan være til stede.

"Månen har ikke væsentlige mængder H2O eller OH i sin atmosfære det meste af tiden, " sagde Richard Elphic, LADEE-projektets videnskabsmand ved NASAs Ames Research Center i Californiens Silicon Valley. "Men da Månen passerede gennem en af ​​disse meteoroidstrømme, nok damp blev udstødt til, at vi kunne opdage det. Og så, da begivenheden var forbi, H2O eller OH forsvandt."

Måneforskere bruger ofte udtrykket "vand" til at henvise til både H2O og OH. At finde ud af, hvor meget H2O og hvor meget OH, der er til stede, er noget, fremtidige månemissioner kan tage fat på.

LADEE, som blev bygget og administreret af NASAs Ames Research Center i Californiens Silicon Valley, detekterede dampen ved hjælp af dets neutrale massespektrometer, et instrument bygget af Goddard. Missionen kredsede om Månen fra oktober 2013 til april 2014 og indsamlede detaljerede oplysninger om strukturen og sammensætningen af ​​måneatmosfæren, eller mere korrekt, "exosfæren - et svagt hylster af gasser omkring Månen.

For at frigive vand, meteoroiderne skulle trænge mindst 3 inches (8 centimeter) under overfladen. Under dette knogletørre toplag ligger et tyndt overgangslag, derefter et hydreret lag, hvor vandmolekyler sandsynligvis klæber til stykker jord og sten, kaldet regolith.

Fra målingerne af vand i exosfæren, forskerne beregnede, at det hydrerede lag har en vandkoncentration på omkring 200 til 500 ppm, eller ca. 0,02 til 0,05 vægtprocent. Denne koncentration er meget tørrere end den tørreste jordbund, og er i overensstemmelse med tidligere undersøgelser. Det er så tørt, at man skal behandle mere end et metrisk ton regolit for at opsamle 16 ounce vand.

Fordi materialet på månens overflade er luftigt, selv en meteoroid, der er en brøkdel af en tomme (5 millimeter) på tværs, kan trænge langt nok ind til at frigive et pust af damp. Med hver påvirkning, en lille chokbølge blæser ud og udstøder vand fra det omkringliggende område.

Når en strøm af meteoroider regner ned på månens overflade, det frigjorte vand vil komme ind i exosfæren og spredes igennem den. Omkring to tredjedele af denne damp slipper ud i rummet, men omkring en tredjedel lander tilbage på Månens overflade.

Disse fund kan hjælpe med at forklare aflejringerne af is i kuldefælder i de mørke områder af kratere nær polerne. Det meste af det kendte vand på Månen er placeret i kuldefælder, hvor temperaturerne er så lave, at vanddamp og andre flygtige stoffer, der støder på overfladen, forbliver stabile i meget lang tid, måske op til flere milliarder år. Meteoroidangreb kan transportere vand både ind og ud af kuldefælder.

Holdet udelukkede muligheden for, at alt det opdagede vand kom fra selve meteoroiderne.

"Vi ved, at noget af vandet må komme fra Månen, fordi massen af ​​vand, der frigives, er større end vandmassen i de meteoroider, der kommer ind, " sagde den anden forfatter af avisen, Dana Hurley fra Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory.

Analysen peger på, at meteoroidpåvirkninger frigiver vand hurtigere, end det kan produceres fra reaktioner, der opstår, når solvinden rammer månens overflade.

"Vandet, der går tabt, er sandsynligvis gammelt, enten går tilbage til Månens dannelse eller aflejret tidligt i dens historie, sagde Benna.

NASA leder en bæredygtig tilbagevenden til Månen med kommercielle og internationale partnere for at udvide menneskelig tilstedeværelse i rummet og bringe ny viden og muligheder tilbage.