Przejdź do treści

W próbkach chińskiej misji księżycowej Chang'e 5 wykryto wodę

img

Chińska misja Chang’e 5, która jako pierwsza od 1976 r. wysłała na Ziemię próbki księżycowych, skał odkryła minerały zawierające wodę. Cząsteczki hydroksylowe zawarte w minerałach potwierdzono na dwa sposoby: wcześniej poprzez badanie lądownika na miejscu, a teraz przez analizę przesłanych na Ziemię próbek.

W grudniu 2020 r. chiński lądownik Chang’e 5 dotknął powierzchni Księżyca w Oceanie Burz (Oceanus Procellarum) – morzu księżycowym przy zachodnim skraju widocznej z Ziemi strony Księżyca. Tam za pomocą wiertła i łychy pobrał materiał ze skał i regolitu i zapakował do specjalnego statku, który oderwał się od powierzchni Księżyca. Następnie statek z kapsułą z próbkami zadokował na orbicie okołoksiężycowej z głównym orbiterem i ten skierował próbki w kierunku Ziemi.

Naukowcy dostali 1,7 kg cennego materiału księżycowego z jednego z najmłodszych geologicznie miejsc na powierzchni Srebrnego Globu. Była to pierwsza misja z powrotem próbek z Księżyca od 1976 roku i lotu radzieckiej sondy Łuna 24.

14 czerwca 2022 r. w czasopiśmie „Nature Communications” opublikowano artykuł przedstawiający dowody na obecność wody w próbkach księżycowych zwróconych na Ziemię przez Chang’e 5 oraz potwierdzający podobne pomiary wykonane na miejscu przez instrumenty teledetekcyjne lądownika.

Jak podkreśla jeden z autorów pracy: Po raz pierwszy w historii użyliśmy razem analizy próbek księżycowych z ziemskiego laboratorium oraz danych z bezpośrednich badań na powierzchni aby wykryć obecność wody i oszacować jej ilość.

Gdy mówimy o wodzie na Księżycu, to nie mamy jednak na myśli zbiorników ciekłej wody na powierzchni, a o wiele bardziej subtelną rzecz – pewną uśrednioną ilość grup hydroksylowych OH w badanych skałach. Grupa OH składająca się z połączonego atomu tlenu i wodoru to główna część wody. Okazuje się, że w próbkach z miejsca lądowania znajduje się około 30 cząsteczek OH na milion (ppm), co nie jest wcale dużą ilością. Ważny jest fakt, że badania pokrywają się z obserwacjami z orbity i analizami wykonywanymi przez naziemne teleskopy.

img
Na rysunku A model lądownika z zaznaczonym na czerwono obszarem działania spektrometru LMS, który m.in. poszukiwał wody w księżycowych skałach. S1, S2 i S5 to miejsca skąd łychą pobrano materiał i wysłano na Ziemię. Powyżej na rysunku B wyszczególniono miejsca działania spektrometru. Na rysunku C widma absorpcyjne z badanych miejsc z zaznaczoną przerywaną linią absorpcyjną oznaczającą występowanie grup hydroksylowych. Źródło: Liu, J. i inni.

Analiza laboratoryjna dostarczyła nie tylko ilościowego szacunku, ale pozwoliła naukowcom określić pochodzenie wody. Okazuje się, że próbki z badanego miejsca zawdzięczają obecność grup hydroksylowych apatytowi – powszechnemu minerałowi występującemu w wielu rodzajach skał także na Ziemi. To wskazuje, że przynajmniej w tym młodym morzu księżycowym, gdzie wylądowała misja Chang’e 5, woda pochodzi z samego Księżyca. Mniej wody niż się spodziewano jest przyniesione przez cząsteczki wiatru słonecznego.

Trochę inne proporcje pochodzenia wody w badanym regionie jest pewnym zaskoczeniem. Kiedyś myślano, że Księżyc jest ekstremalnie suchy. Spektrometry neutronowe pokazały jednak dużą obecność wodoru na powierzchni i później wiele kolejnych misji kosmicznych wskazywało obecność wody w księżycowych minerałach. Pochodzenie tej wody jest jednak wciąż ustalane przez naukowców. Proponowane było rodzime pochodzenie, implantowanie przez wiatr słoneczny lub uderzenia meteorytów czy nawet tzw. wiatr ziemski. Większość zdalnych badań powierzchni wskazywało raczej na dominującą rolę wiatru słonecznego, tym bardziej więc rdzenne pochodzenie wykazane w badaniach Chang’e 5 jest jakąś niespodzianką. Należy przy tym jednak podkreślić, że już wcześniej naukowcy wskazywali, że woda z minerałów takich jak apatyt występuje w niewielkich ilościach, nierównomiernie rozłożona. Nie jest więc łatwe, by wykryć ją z orbity. Dane z Chang’e 5 mogą mieć więc lokalną specyfikę.

Woda jeszcze długo będzie tematem geologicznych badań Księżyca. Jej pochodzenie, zmiany w czasie są wskazówkami tego jak powstał i ewoluował Układ Słoneczny w tym nasza planeta. Przyszłe misje takie jak na przykład Chang’e 7 poszuka wody w zacienionych kraterach bieguna południowego – tam naukowcy hipotetyzują, że może znajdować się nawet lód wodny. Obecność lodu może w przyszłości umożliwić jego wykorzystanie do załogowych misji kosmicznych.

 

Więcej informacji:

 

Na podstawie: Xinhua/Nature Communications/Space.com

Opracował: Rafał Grabiański


Na zdjęciu tytułowym: Noga lądownika misji Chang'e 5. Źródło: CNSA/CLEP.

Reklama