SOFIA potwierdza obecność wody na oświetlonej stronie Księżyca

Obserwatorium NASA SOFIA (ang. Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy) potwierdziło właśnie obecność wody na oświetlonej Słońcem stronie Księżyca. To odkrycie sugeruje, że woda może być na naszym satelicie bardziej powszechna, niż sądzono, a do tego obecna nie tylko w zimnych i zacienionych miejscach.

SOFIA wykryła cząsteczki wody w kraterze Clavius, jednym z największych kraterów widocznych z Ziemi, znajdującym się na południowej półkuli Księżyca. Po wcześniejszych obserwacjach powierzchni Srebrnego Globu wykryto tam już wprawdzie pewną formę wodoru, ale uczeni nie byli wówczas w stanie wskazać, czy był on związany z wodą, czy też raczej grupą hydroksylową (OH). Teraz nowo pozyskane dane ujawniają tam faktycznie obecność wody, i to w znacznym stężeniu. Wyniki te zostały opublikowane w najnowszym numerze Nature Astronomy.

Mieliśmy już wcześniej przesłanki, by sądzić, że woda może być obecna na „jasnej" stronie Księżyca – mówi Paul Hertz, dyrektor Wydziału Astrofizyki w Centrum Misji Naukowych NASA w Waszyngtonie. – Teraz wiemy, że faktycznie tam jest. To odkrycie podważa naszą dotychczasową wiedzę na temat powierzchni Księżyca i rodzi nowe pytania o możliwość istnienia tam zasobów wody znaczących z punktu widzenia eksploracji kosmosu.

Dla porównania, na Saharze jest wciąż około 100 razy więcej wody w porównaniu z jej ilościami wykrytymi w księżycowym gruncie. Pomimo tak niewielkich ilości odkrycie to nasuwa nowe pytania o to, jak powstaje woda i jak utrzymuje się długo na surowej, pozbawionej powietrza powierzchni Księżyca.

Woda jest cennym zasobem w przestrzeni kosmicznej i kluczowym składnikiem, który zgodnie z naszą wiedzą umożliwia powstawanie życia, przynajmniej w tej formie, jaką znamy. Nie wiadomo nadal, czy znaleziona przez obserwatorium SOFIA woda jest łatwo dostępna do wykorzystania jako zasób. W ramach programu NASA Artemis agencja kosmiczna pragnie dowiedzieć się jak najwięcej o obecności wody na Księżycu, jeszcze przed wysłaniem pierwszych kobiet i mężczyzn na jego powierzchnię około roku 2024 r. Ludzie mieliby założyć tam następnie stałą bazę, więc ewentualna obecność wody jest dość istotna.

Wyniki naukowe projektu SOFIA opierają się na wielu latach wcześniejszych badań dotyczących obecności wody na Księżycu. Gdy astronauci programu Apollo po raz pierwszy wrócili z Księżyca w 1969 roku, uważano jeszcze, że jest on całkowicie suchy. Misje orbitalne z ostatnich 20 lat potwierdziły obecność lodu w stale zacienionych kraterach wokół biegunów Księżyca. W międzyczasie kilka statków kosmicznych – w tym misja Cassini i misja kometarna Deep Impact, a także misja Chandrayaan-1 Indyjskiej Organizacji Badań Kosmicznych oraz naziemny Teleskop Podczerwieni NASA, przyjrzało się bliżej powierzchni Księżyca i znalazło dowody na obecność wodoru również w bardziej nasłonecznionych regionach. Jednak w ramach tych misji te nie dało się jeszcze definitywnie rozróżnić formy, w jakiej był on tam obecny – innymi słowy, czy był to związek H₂O (woda), czy pokrewny związek chemiczny OH.

SOFIA zaoferowała nowy sposób patrzenia na Księżyc. Latający na wysokości do 45 000 stóp, odpowiednio zmodyfikowany Boeing 747SP Jetliner z teleskopem o średnicy 106 cali osiąga pułap znajdujący się ponad 99 procentami masy pary wodnej obecnej w atmosferze ziemskiej, aby uzyskać wyraźniejszy obraz Wszechświata w podczerwieni. Dzięki swojej kamerze obserwującej w podczerwieni (FORCAST) SOFIA była w stanie wychwycić specyficzną długość fali, unikalną dla cząsteczek wody o rozmiarach 6,1 mikrona, odkrywając wówczas stosunkowo duże stężenie wody w „słonecznym” kraterze Clavius.

Bez obecności odpowiednio gęstej atmosfery woda występująca na oświetlonej promieniami Słońca powierzchni Księżyca powinna po prostu zniknąć – dodaje Casey Honniball, doktor i pracownik naukowy w Goddard Space Flight Center w Greenbelt w Maryland.
– Jednak jakoś wciąż tam jest. Coś wytwarza tę wodę i coś musi ją tam utrzymywać.

W dostarczaniu lub tworzeniu tej wody może pomagać kilka rzeczy. Na przykład deszcz mikrometeorytów występujący na powierzchni Księżyca i niosący niewielkie ilości wody, może osadzać wodę przy drobnych zderzeniach. Inną możliwością jest dwuetapowy proces, w którym wiatr słoneczny dostarcza wodór na powierzchnię Księżyca, wywołując reakcję chemiczną z minerałami zawierającymi tlen, obecnymi w jego skorupie. W ten sposób może powstawać grupa hydroksylowa. W międzyczasie promieniowanie wywoływane przez bombardowanie mikrometeorytami może przekształcać ten hydroksyl w wodę.

To, w jaki sposób woda jest następnie magazynowana, również rodzi nowe pytania. Woda mogłaby zostać uwięziona w maleńkich strukturach w glebie, przypominających małe kulki, które powstają w wysokiej temperaturze, na skutek zderzeń z mikrometeorytami. Inną możliwością jest to, że woda może być ukryta pomiędzy ziarnami księżycowej gleby i osłonięta w ten sposób przed Słońcem - co potencjalnie czyni ją nieco bardziej dostępną niż woda, która byłaby uwięziona w strukturach przypominających koraliki.

Czytaj więcej: