Simuleringer viser, at udstødning fra lander kunne forplumre studier af månens is

En ny undersøgelse ledet af forskere ved Johns Hopkins Applied Physics Laboratory (APL) i Laurel, Maryland, viser, at udstødning fra en mellemstor månelander hurtigt kan sprede sig rundt om Månen og potentielt forurene videnskabeligt vital is ved månepolerne.

Computersimuleringer af vanddamp udsendt af en 2, 650 pund (1, 200-kilogram) lander - omkring en fjerdedel af tørmassen af ​​Apollo Lunar Module - der rørte ned nær Månens sydpol, viste, at udstødningen kun tager et par timer at sprede sig rundt om hele Månen. Fra 30 % til 40 % af dampen forblev i måneatmosfæren og overfladen to måneder senere, og omkring 20 % ville i sidste ende fryse ud nær polerne et par måneder efter det.

Disse resultater, offentliggjort online 11. august i Journal of Geophysical Research :Planeter, viser, at forskernes interesse for at studere de oprindelige iser i Månens polkratere – iser, der kan dateres flere milliarder år tilbage – vil skulle overvejes nøje under øgede bestræbelser på at returnere mennesker til Månen.

At håndtere rumfartøjers udstødning på Månen er ikke et nyt problem. Forskere værdsatte dette problem under NASAs Apollo-missioner i 60'erne og 70'erne, da de udviklede tidlige modeller til at forudsige spredningen af ​​udstødning i hele måneatmosfæren og forurening af overfladen.

"Udstødning under Apollo-missionen komplicerede ikke målinger på samme måde, som det nu kan, " sagde Parvathy Prem, en forsker ved APL og hovedforfatter på undersøgelsen.

Under Apollo-tiden, størstedelen af ​​interessen var i at indsamle måneprøver. Selvom det stadig er sandt i dag, den nyere opdagelse af is, der er bevaret i permanent skyggede kratere nær månepolerne, har flyttet videnskabelig interesse til at forstå oprindelsen og spredningen af ​​vand og andre flygtige molekyler på Månens overflade og i dens tynde atmosfære.

"Dette er nogle af de eneste steder, hvor vi kan finde spor af vandets oprindelse i det indre solsystem, " sagde Prem. At læse den optegnelse kræver måling af sammensætningen af ​​disse is såvel som deres forskellige isotoper for at udlede, hvor de sandsynligvis kom fra, og hvordan de kan være nået dertil. Udfrosne udstødningsgasser fra robot- eller menneskelig udforskning, der samler sig på disse iser. kunne forveksle disse målinger, selvom landeren lander flere hundrede kilometer væk.

"Det interessante ved Parvathys arbejde er, at det meget godt viser, at effekten, mens den er lille og midlertidig, er global, " sagde Dana Hurley, en planetarisk videnskabsmand ved APL og medforfatter på undersøgelsen.

Rumorganisationer kan forvente, at flygtige gasser vil dække månens overflade betydeligt langt over 60 miles (100 kilometer) fra landingsstedet.

Rester af udstødningen forsvinder til sidst, men Hurley påpeger, at de nuværende planer for menneskelig måneudforskning betyder, at det vil ske hyppigere og med meget tungere landere.

"Resultaterne af denne undersøgelse driver det kritiske behov for at udføre den forskning, vi ønsker at lave om måneatmosfæren og flygtige aflejringer, mens de er relativt uberørte, " sagde Hurley.

Prem advarer om, at modellen ikke er idiotsikker. Blandt dets mest fremtrædende begrænsninger er, at det antager, i hvilken grad vand interagerer og "klæber" til månens overflade, som stadig er usikker, men af ​​stor interesse for at forstå, hvor let vand transporteres rundt om Månen. Modellen sporer også kun vanddamp, som udgør omkring en tredjedel af sammensætningen af ​​de fleste landers udstødning. Andre udstødningsmolekyler, såsom brint, ammoniak og kulilte, kan opføre sig anderledes og måske vedvare endnu længere.

Opfølgningsarbejde bør omfatte måling af mængden af ​​udstødning, der er omkring Månen under og efter fremtidige landinger, Prem sagde, hvilket ville hjælpe med at indsnævre et svar på, hvor meget disse udstødningsgasser "klæber" til overfladen. "Men jeg vil også foreslå, at modellering og overvågning af udstødningsgassers skæbne bør være en rutinemæssig del af udvikling og planlægning af månemissioner."

Samtaler om afbødende udstødningsgasser er kun lige startet, Prem forklarede.

I januar, NASA afsluttede 16 videnskabs- og teknologidemonstrationsnyttelaster, som det havde udvalgt til at blive leveret til Månen gennem Artemis-programmet, inklusive Surface Exosphere Changes by Landers (SEAL), et instrument, der vil undersøge månens overflades kemiske reaktion under en landing samt eventuelle forurenende stoffer, der måtte være blevet injiceret.

"Uanset om vi agter eller ej, vi skal lave dette eksperiment med at bringe udstødningsgasser med os, " sagde Prem. Det er nu et spørgsmål om at beslutte, hvordan vi skal håndtere dem.