Szacunki dotyczące lodu wodnego na Księżycu ulegają „dramatycznemu” obniżeniu – Świat Fizyki

Nowe szacunki planetologów z USA sugerują, że Księżyc zawiera znacznie mniej lodu wodnego, niż wcześniej sądzono. Odkrycia nie tylko dostarczają wglądu w historię i skład Księżyca, ale także mają wpływ na plany ustanowienia długoterminowej obecności człowieka na powierzchni Księżyca lub wykorzystania Księżyca jako bazy dla załogowych misji do innych ciał Układu Słonecznego.

W przeciwieństwie do Ziemi, Księżyc nie jest zwieńczony czapami lodowymi na każdym biegunie. Zamiast tego woda pochodząca z uderzeń komet i innych źródeł gromadzi się w trwale zacienionych obszarach (PSR), które leżą wewnątrz tysięcy dużych i małych kraterów. Te PSR to jedne z najzimniejszych miejsc w Układzie Słonecznym i skupiają się na biegunach Księżyca, gdzie światło słoneczne pada na powierzchnię Księżyca pod płytkim kątem zaledwie 1.5 stopnia.

Jednak miliardy lat temu oś Księżyca była znacznie bardziej nachylona – być może nawet o 77 stopni. To ekstremalne nachylenie osiowe wystawiło bieguny na ostre światło słoneczne, eliminując PSR i powodując sublimację wcześniej nagromadzonego lodu w gaz.

Przyczyna nachylenia Księżyca i powody jego zniknięcia są stosunkowo dobrze poznane. „Księżyc powstał blisko Ziemi 4.5 miliarda lat temu w wyniku zderzenia małej planety z wczesną Ziemią i od tego czasu migrował na zewnątrz” – wyjaśnia Norberta Schörghofera, starszy naukowiec w Planetary Science Institute na Hawajach i współautor artykułu w Postępy nauki na badaniach. „Na początku było to bardziej pod wpływem sił pływowych z Ziemi, ale teraz pływy ze Słońca odgrywają większą rolę i to przejście wymusiło reorientację osi Księżyca”.

Głównym pytaniem bez odpowiedzi było to, kiedy nastąpiło to przejście. Wczesna data oznaczałaby, że część wody, którą Księżyc pobrał lub odgazował podczas swojego formowania, może nadal tam być, zamknięta w kraterach. Późniejsze podejście sugerowałoby, że prawie cała ta wczesna woda została utracona w przestrzeń kosmiczną.

Nowe dowody, nowy obraz

Do niedawna historia odległości Ziemia-Księżyc nie była na tyle dobrze znana, aby oszacować datę przejścia z jakąkolwiek pewnością. Jednak w 2022 roku astronomowie z francuskiego Observatoire de Paris usunięto długotrwałe rozbieżności między danymi geochemicznymi a modelami fizycznymi interakcji pływowych. Ich ulepszony model umożliwił Schörghofer i współautor Raluca Rufu z Southwest Research Institute w Boulder w stanie Kolorado w celu wykreślenia nachylenia Księżyca w funkcji czasu – i to w połączeniu z pomiarami wysokości powierzchni wykonanymi przez Laserowy wysokościomierz orbitalny Księżyca (LOLA) umożliwiły im obliczenie ilości lodu w dzisiejszych PSR.

Obliczenia te pokazują, że najstarsze PSR powstały nie więcej niż 3.94 miliarda lat temu, co sprawia, że ​​lód wodny na Księżycu jest znacznie młodszy, a przez to znacznie mniej rozległy, niż sugerowały poprzednie badania. „Ogólne szacunki dotyczące ilości lodu wodnego, jakiego można się spodziewać, należy radykalnie obniżyć” – mówi Schörghofer Świat Fizyki. Dodaje, że Kevina Cannona, geolog z Colorado School of Mines, który utrzymuje: lista obiecujących miejsc wydobycia i lądowania na Księżycurozpoczęło już aktualizację szacunków dotyczących lodu wodnego na Księżycu w oparciu o nowe odkrycia. Według niego, Schörghofer, „nie należy się już spodziewać złóż prawie czystego lodu o grubości od kilkudziesięciu do setek metrów”.

Perspektywy dla potencjalnych poszukiwaczy wody na Księżycu nie są jednak całkowicie negatywne. „Mamy teraz dokładniejsze mapy pokazujące, gdzie na Księżycu można spodziewać się największych koncentracji lodu” – zauważa Schörghofer. „Może to być niezwykle pomocne przy wyborze miejsc lądowania”.

Satelity znajdują wodę na Księżycu

Schörghofer dodaje, że w Poprzednie badanie, on, Paweł Hayne Uniwersytetu Kolorado w Boulder i Odeda Aaronsona z izraelskiego Instytutu Nauki Weizmanna odkrył, że PSR były szerzej rozpowszechnione, niż oczekiwano. Chociaż nowa praca z Rufu skraca maksymalny wiek PSR, pokazuje również, że PSR tak młode jak 0.9 miliarda lat – które są zazwyczaj mniejsze od starszych PSR ze względu na mniejszy rozmiar kraterów, w których się znajdują – mogą nadal zawierać lód. „Ogólnie rzecz biorąc, spodziewamy się mniejszej ilości lodu, ale w większej liczbie miejsc” – podsumowuje.

W przyszłości Schörghofer i współpracownicy mają nadzieję udoskonalić swoje szacunki dotyczące lodu, obliczając dokładne temperatury w zacienionych kraterach, takich jak Cabeus, które NASA Satelita obserwacyjny i wykrywający krater księżycowy (LCROSS) zderzył się w 2009 r. Obliczenia te można wykonać przy użyciu modeli uwzględniających odbicie światła wewnątrz kraterów, do których nie dociera bezpośrednie światło słoneczne, jednak Schörghofer uważa, że ​​uzyskanie wiarygodnych wyników zajmie kilka lat.

• Dystrybucja treści i PR oparta na SEO. Uzyskaj wzmocnienie już dziś.
• PlatoData.Network Pionowe generatywne AI. Wzmocnij się. Dostęp tutaj.
• PlatoAiStream. Inteligencja Web3. Wiedza wzmocniona. Dostęp tutaj.
• PlatonESG. Węgiel Czysta technologia, Energia, Środowisko, Słoneczny, Gospodarowanie odpadami. Dostęp tutaj.
• Platon Zdrowie. Inteligencja w zakresie biotechnologii i badań klinicznych. Dostęp tutaj.
• Źródło: https://physicsworld.com/a/estimates-of-water-ice-on-the-moon-get-a-dramatic-downgrade/