Genopdagede Apollo-data giver det første mål for, hvor hurtigt månestøv hober sig op

Genopdagede data fra NASAs Apollo-missioner i 1960'erne og 1970'erne har overrasket planetforskere med de første pålidelige målinger af, hvor hurtigt støv samler sig på månens overflade.

Månestøv opfører sig meget anderledes end støv på Jorden. På Jorden kombineres regn med støv for at skabe mudder. På Månen er der ingen regn eller vind, og støvkornene, i stedet for at klæbe til hinanden, frastøder hinanden. Støvkornene hopper rundt i månelandskabet med ethvert stød fra stenet materiale, og de trænger langsomt ned i kraterne og dalene og fylder dem gradvist.

Så meget forstod forskerne allerede, men en ny analyse af data fra Apollo-æraen offentliggjort 18. maj 2022 i Geophysical Research Letters afslører, hvor hurtigt processen sker.

"Vi vidste ikke, om en betydelig støvopbygning i kratere ville tage titusinder af år eller bare tusind eller to," sagde hovedforfatter Benjamin Weiss, en forsker ved MIT. "Og nu ved vi, at det er tættere på sidstnævnte."

Resultaterne tyder på, at månestøv kan være en rigelig ressource for fremtidige måneforskere, som potentielt kan øse det op og bruge det til at skabe mursten, veje og endda 3D-printede strukturer på Månen. Det kan spare penge og tid til månemissioner, da mange af de materialer, der bruges til at bygge månebosættelser, måske ikke længere skal transporteres fra Jorden.

Apollos opdagelse i sidste øjeblik

Da Apollo 11-astronauterne landede på Månen i juli 1969, stødte de på en meget finkornet månejord - et støv - i stedet for den solide sten, de havde forventet. Forskere var usikre på, om den glatte og støvede jord var unik for Apollo 11-landingsstedet, eller om den dækkede meget af Månen. Efterfølgende Apollo-missioner afslørede hurtigt, at støvet dækkede hele månens overflade.

Apollo 15-kommandøren David Scott står på Månen den 31. juli 1971, under den første brug nogensinde af måne-roveren. Støv dækkede månens overflade, men klæbede ikke godt til astronautens støvler eller månens rover. [Mere]

Støv dækkede månens overflade, men klæbede ikke godt til astronautens støvler eller månens rover.

Det støv sad også fast på alt. Astronauter fandt, at den klamrede sig til deres dragter og udstyr, og Apollo 15s Lunar Module Pilot Jim Irwin beskrev mindeværdigt, at den lugtede "som brugt krudt."

Astronauter, der indsatte videnskabelige eksperimenter, lagde også mærke til nogle mærkelige ting. Apollo 15-holdet satte en stor rektangulær reflektor op som et laser-rækkevidde-eksperiment og kørte derefter væk i måneroveren for at opsætte andre instrumenter. Da de kom tilbage timer senere til retroreflektoren, bemærkede de en tynd belægning af støv på den.

På samme måde plantede Apollo 12 og Apollo 14 astronauterne solvindfangere som eksperimenter. På det tidspunkt var solvinden dårligt forstået, og forskerne vidste, at den indeholdt helium og brint. Samlerne var lavet af en tynd plade af aluminium med 200 små 1-millimeters gruber fordelt jævnt rundt. Det blev antaget, at mikrometeoritter på Månen til sidst ville fylde nogle af hullerne ud, hvilket giver forskerne en måde at udlede, hvor hurtigt det skete.

"Hvad de ikke forventede, er, at gruberne ville begynde at blive fyldt op med månestøv," sagde Weiss. "Ingen var klar over, at månestøv samlede sig så hurtigt."

'Som sne, der falder på en bil'

År efter Apollo-missionerne gravede Weiss i gamle månedata, da han stødte på fotografierne og de tekniske skemaer af solvindfangeren placeret på Månen under Apollo 14-missionen. Han indså hurtigt, at eksperimentet var en unik tidskapsel, der kunne give information om, hvor hurtigt støv ophobede sig på månens overflade.

"Det er som sne, der falder på en bil," sagde Weiss. "Du går ind i butikken, og når du kommer ud lidt senere, har der samlet sig mere sne på bilen."

De tekniske skemaer fra Apollo 14 og fotografier af solvindfangerne i Apollo 12 gav Weiss nøjagtige dimensioner og vinkler til at beregne antallet af gruber dækket med støv baseret på skyggerne på fotografierne. Ved at bruge kratertællinger på højopløselige månebilleder til at estimere alderen på de forskellige Apollo-landingssteder, beregnede Weiss, at der samlede sig støv i størrelsesordenen flere centimeter for hver million år.

Fordi denne ophobning var så uventet, er andre potentielle forklaringer blevet undersøgt og udelukket. For eksempel bliver månestøv på overfladen af ​​solvindsamlere sandsynligvis ikke transporteret eller aflejret derfra langvejs fra en eller anden stor stød eller eksplosion, der fjerner støv over store afstande - fordi støvfordelingen ville se anderledes ud rundt om eksperimenternes kanter. Månestøv omfordeles heller ikke rundt om Månen af ​​elektrostatiske kræfter forbundet med opladning fra solstråling.

Holdet brugte derefter computermodellering til at simulere, hvordan støvpartiklerne kan omfordeles ved små månepåvirkninger. Simuleringerne stemte overens med den observerede hastighed af støvakkumulering, hvilket tyder på, at små påvirkninger er den sandsynlige årsag.

Nu hvor hastigheden af ​​månestøvakkumulering er bedre forstået, betragtes månestøv ikke kun som en uønsket gene, der vil holde sig til astronauternes dragter. Det ses i stigende grad som en værdifuld ressource, der kunne bruges til at understøtte månevaner