Jak znaleźć wodę na Księżycu?

Naukowcy wskazują, że fale sejsmiczne mogą pomóc w wykrywaniu lodu ukrytego pod powierzchnią Srebrnego Globu. Nowe badanie pokazuje, jak znaleźć wodę na Księżycu dzięki analizie fal sejsmicznych, która może pomóc lokalizować i mapować jej podpowierzchniowe złoża.

Jak znaleźć wodę na Księżycu dzięki falom sejsmicznym

.W ramach nowego badania naukowcy z University of Maryland, Lawrence Berkeley National Laboratory oraz University of Hawaii wskazali, że fale sejsmiczne – czyli ten sam rodzaj drgań, który rejestruje się podczas trzęsień ziemi – mogą posłużyć do lokalizowania i mapowania lodu ukrytego pod powierzchnią Księżyca. Badanie zostało opublikowane w czasopiśmie „Science Advances”.

Program Artemis realizowany przez NASA zakłada załogowe lądowania w rejonie południowego bieguna Księżyca w 2028 roku, a lód wodny ukryty w głębokich, wiecznie zacienionych kraterach polarnych jest uznawany za jeden z najcenniejszych zasobów, jakie teoretycznie będą mogli wykorzystać astronauci. Po stopieniu i oczyszczeniu mógłby stać się wodą pitną, a po rozłożeniu za pomocą energii elektrycznej dostarczyć tlenu do oddychania i wodoru jako paliwa rakietowego. Oznacza to, że odnalezienie jego stabilnego źródła mogłoby znacząco ograniczyć ilość materiałów, które przyszłe misje będą musiały transportować z Ziemi.

Jak podkreślają naukowcy, kluczowe będzie zidentyfikowanie na Księżycu wszelkich materiałów, które astronauci będą mogli wykorzystać podczas pobytu, ponieważ będą dysponowali jedynie ograniczonymi zasobami przywiezionymi z Ziemi. Wszystko, co znajdą na Srebrnym Globie, może im pomóc, zwłaszcza podczas długotrwałych misji lub funkcjonowania stałych baz.

Lód ukryty pod powierzchnią

.Obecnie badacze nie wiedzą, ile dokładnie lodu znajduje się na Księżycu ani gdzie jest on ukryty. Satelity mogą skanować jego powierzchnię z orbity, ale są w stanie obserwować jedynie jej wierzchnią warstwę. Złoża lodu wodnego mogą znajdować się znacznie głębiej.

W swoich analizach naukowcy założyli, że zamarznięty i suchy grunt zachowywałby się zupełnie inaczej, gdy przechodziłyby przez niego fale sejsmiczne. Lód usztywniałby materiał, z którym byłby zmieszany, sprawiając, że drgania rozchodziłyby się dwa do trzech razy szybciej niż w suchym gruncie. Obszary bogate w ten materiał mogłyby także odbijać energię sejsmiczną zamiast ją przepuszczać. Geolodzy podkreślili, że odpowiednio rozmieszczony sejsmometr na Księżycu byłby w stanie wykryć takie zjawiska. Wskazują, że możliwe byłoby wykorzystanie fal sejsmicznych nie tylko do stwierdzenia, czy lód jest obecny, ale także do oszacowania, ile go znajduje się pod powierzchnią.

Aby sprawdzić swoje hipotezy, badacze zastosowali trzy różne podejścia. W pierwszym zamrozili skałę wulkaniczną z Arizony, która po rozdrobnieniu bardzo dobrze naśladowała księżycowy regolit. Następnie za pomocą promieniowania rentgenowskiego zbadali, w jaki sposób lód wypełnia niewielkie przestrzenie pomiędzy ziarnami gruntu.

Kolejne podejście polegało na opracowaniu szczegółowej mapy temperatur południowego bieguna Księżyca, identyfikującej kratery, które pozostawały wystarczająco zimne, by zachować lód przez miliardy lat. W ostatnim przeprowadzili natomiast symulacje komputerowe niewielkich księżycowych wstrząsów rozchodzących się przez podpowierzchniowe warstwy lodu. We wszystkich przypadkach obecność lodu pozostawiała wyraźne i możliwe do zmierzenia ślady w danych sejsmicznych.

Klucz do poznania początków Układu Słonecznego

.Jak podkreślają astronomowie, oprócz praktycznego znaczenia dla astronautów księżycowy lód ma również ogromną wartość naukową. Zacienione kratery naturalnego satelity Ziemi mogą przez miliardy lat zachowywać substancje lotne, takie jak lód wodny, w niemal niezmienionym stanie. Ponieważ same skały księżycowe liczą około 4 miliardów lat, badanie tego materiału może ujawnić, w jaki sposób woda trafiła do wczesnego Układu Słonecznego.

Naukowcy nie będą musieli długo czekać na możliwość sprawdzenia swoich przewidywań. Misja Chang’e-7, wyposażona w sejsmometr, ma wylądować w pobliżu krateru Shackleton pod koniec 2026 roku, a w jego sąsiedztwie znajduje się wiele przypuszczalnych złóż lodu. W 2028 roku astronauci programu Artemis mogą z kolei rozmieścić instrument Lunar Environmental Monitoring Station, który przeznaczony jest do prowadzenia badań sejsmicznych.

Emil Gołoś