Vanddannelse på månen

For første gang, en tværfaglig undersøgelse har vist kemisk, fysisk, og materielle beviser for vanddannelse på månen. To hold fra University of Hawaiʻi i Mānoa samarbejdede om projektet:fysiske kemikere ved UH Mānoa Department of Chemistry's W.M. Keck Research Laboratory i Astrokemi og planetariske videnskabsmænd ved Hawai'i Institute of Geophysics and Planetology (HIGP).

Selvom nylige opdagelser af rumfartøjer i kredsløb såsom Lunar Prospector og den hårde lander Lunar Crater Observation and Sensing Satellite antyder eksistensen af ​​vandis ved månens poler, oprindelsen af ​​dette vand har været usikker. Månevand repræsenterer et af nøglekravene for permanent kolonisering af månen som råmateriale til brændstof- og energiproduktion (brint, oxygen) og også som "drikkevand".

Den banebrydende forskning er skitseret i "Untangling the formation og frigivelse af vand i månens regolith, " ledet af UH Manoa postdoc Cheng Zhu og kolleger i Proceedings of the National Academy of Sciences .

Kemiprofessor Ralf I. Kaiser og HIGPs Jeffrey Gillis-Davis designede eksperimenterne for at teste synergien mellem brintprotoner fra solvind, månens mineraler, og mikrometeoritpåvirkninger. Zhu bestrålede prøver af olivin, et tørt mineral, der tjener som et surrogat af månemateriale, med deuteriumioner som proxy for solvindprotoner.

Deuterium bestrålede kun "eksperimenter afslørede ikke spor af vanddannelse, selv efter at have øget temperaturen til månens midt-breddegrad dagtemperaturer, " forklarede Zhu. "Men da vi varmede prøven, vi opdagede molekylært deuterium, tyder på, at deuterium - eller brint - implanteret fra solvinden kan lagres i månens klippe."

Kaiser tilføjede, "Derfor, en anden højenergikilde kan være nødvendig for at udløse vanddannelse i månens mineraler efterfulgt af dens frigivelse som en gas, der kan detekteres."

Det andet sæt af deuteriumbestrålingseksperimenter blev efterfulgt af laseropvarmning for at simulere de termiske virkninger af mikrometeoritpåvirkninger. Et udbrud af ioner med masse-til-ladning-forhold, der matchede det for enkelt ioniseret tungt vand, blev observeret i gasfasen under laserimpulserne. "Vand blev ved med at blive produceret under laserimpulser, efter at temperaturen blev øget, tyder på, at olivinen lagrede forstadier til tungt vand, der blev frigivet ved laseropvarmning, "sagde Zhu.

At afbilde disse processer og fortolke den bredere indvirkning på månen og andre kroppe, HIGPs Hope Ishii og John Bradley brugte fokuseret ionstråle-scanning elektronmikroskopi og transmissionselektronmikroskopi i Advanced Electron Microscopy Center. De observerede overfladegruber i undermikrometerstørrelse, nogle delvist dækket af låg, tyder på, at vanddamp opbygges under overfladen i vesikler, indtil de brister, frigivelse af vand fra månesilikater ved mikrometeoritnedslag.

"Samlet set, denne undersøgelse fremmer vores forståelse af oprindelsen af ​​vand som detekteret på månen og andre luftløse kroppe i vores solsystem, såsom Merkur og asteroider og giver, for første gang, en videnskabeligt velfunderet og dokumenteret mekanisme for vanddannelse, " HIGP's Jeffrey Gillis-Davis konkluderede.