Tudi Mesec je bogat z vodo

Dobre novice za koloniste

Luna na nebu ni zgolj ogromna kepa suhega prahu in skal. V njeni notranjosti je veliko vode, ugotavlja Nasina raziskovalna skupina, pa naj bo v obliki ledu ali vezane v kamnine.

29. julij 2017 ob 17:36
Ljubljana - MMC RTV SLO
Vulkansko steklo z Lune, ki tudi vsebuje precej vode. Foto: NASA

Mesec je s svojo podobo dolgo dajal vtis, da je suh kot smodnik. Odprave Apollo so nazaj prinašale vzorce prahu in kamnin, iz katerih se ni ravno cedilo. Kar je tudi logično: na površju voda praktično ne more obstajati, saj bi jo ob pomanjkanju zaščitne atmosfere in magnetnega polja sevanje hitro uparilo, nato pa kemično razbilo na pline.

Pred slabim desetletjem so začeli vznikati prvi pokazatelji, da to ni vsa resnica. Drugam namenjene sonde, denimo Deep Impact in Cassini, so mimobežno zaznale nekaj, kar bi lahko bilo kemični podpis vode. Znanstveniki so ugibali, da bi se ta - v obliki ledu - lahko skrivala v tistih predelih kraterjev, kamor Sonce nikoli ne posije. Meritve so vzbudile precej pozornosti in posledično nekaj raziskovalnih naporov.

Pekel je moker: podzemni "oceani" bi lahko imeli trikrat več vode kot površinski


Dvignili so prah

Leta 2009 je Nasa poskusila s premeteno akcijo. Proti Luni je poslala sondo LCROSS skupaj s tretjo stopnjo rakete - ta je navadno po ločitvi neuporabna. 2,2-tonski del rakete z imenom Centaur je namerila naravnost v enega izmed večno temnih kraterjev. LCROSS je sledil raketi in meril, kaj je po trku zletelo v zrak. Analiza, ki je luč dneva ugledala dve pomladi pozneje, je pokazala izdatno prisotnost vode.

Indijci pogledali v krater
Vzporedno je podoben eksperiment delal indijski Čandrajan 1, opremljen z ameriškim instrumentarijem. Na južni pol je odvrgel manjšo sondo, ki je prav tako trčila v siva tla in malo predtem zaznala vodo. Čandrajan je še eno leto vztrajal v orbiti, izdelal karto kemične sestave površja in pri tem pokazal na prisotnost večjih količin vodika, sestavine vode. Našel je tudi 40 vekomaj temnih kraterjev, kar je pozneje potrdil in še razširil Nasin LRO (Lunar Reconnaissance Orbiter).

Nenavadno je, kako so se ti nanosi znašli v kraterjih. Nekaj jih je moralo prinesti tja, saj voda na površju ni mogla drugače preživeti ne nastanka lune med gigantskim trčenjem ne poznejše temperaturne skrajnosti. Med mogočimi scenariji je sončno sevanje in tudi Sončev veter, ki sta poskrbela za določene kemične reakcije in molekule skozi milijarde let počasi nalagala pod odsojne pečine.

Ti nanosi vodnega ledu so že sami po sebi privlačni za države, ki načrtujejo odprave globlje v vesolje, pa tudi kolonije na Luni. Na prvem mestu je Esa, tudi Rusi si to že dolgo želijo, medtem ko sveža ameriška administracija daje namige v tej smeri. Led je lahko uporaben kot vir pitne vode, ali pa skozi elektrolizo razbit na kisik in vodik kot osnova za dihanje ter gorivo.

Kaj se skriva znotraj
Nekaj povsem drugega je bilo odkritje vode v vzorcih, ki so jih nazaj prinesle ameriške odprave Apollo. Leta 2010 so napaberkovane kamenine ponovno analizirali in ugotovili, da je v njih kar stokrat več vode od prejšnjih ocen. Sledi dragocene tekočine so našli v osteklenelih ostankih vulkanske aktivnosti, kar pomeni, da prvobitne Luni od njenega "otroštva" naprej. V takratni raziskovalni skupini je sodeloval tudi geolog Alberto Saal z ameriške Univerze Brown; še več, leta 2011 je nadaljeval delo in odkril, da prav te kamenine vsebujejo podobne količine vode kot nekateri bazalti iz Zemljinega plašča - ki z vodo niso ravno revni.

Taisti Saal stoji tudi za svežo objavo v reviji Nature Geoscience, kjer prisotnost te (za človeštvo in življenje na splošno) dragocene snovi še precej razširi. Skupaj z raziskovalno skupino na domači univerzi je ugotovil, da se velike količine vode skrivajo na številnih lokacijah znotraj Lune, predvsem okoli vulkanskih depozitov, piše v sporočilu za javnost.

"Za nas je bilo ključno vprašanje, ali so vzorci z misij Apollo reprezentativni za notranjost Lune, ali pa so predstavniki anomalij znotraj sicer suhega plašča," je dejal glavni avtor študije Ralph Milliken.

Notranjost je (očitno) z vodo zaznamovana
Ljudi na Luni ni bilo že štiri desetletja, zato dodatnih vzorcev niso mogli nabrati; niti nekaj robotkov, ki jih je vmes na siva tla poslala Kitajska. Zato se je ekipa oklenila edine preostale alternative: podatkov, ki jih je zbral orbiter Čandrajan 1. Tako so dobili globalno sliko.

"Na ta način smo lahko pregledali velike piroklastične depozite na Mesecu, ki jih misije Apollo in Luna nikoli niso. V njih smo našli znake vode, kar pomeni, da vzorci z Apolla niso anomalije in da je pretežni del Lunine notranjosti moker," je dodal.

Toda ti podatki so dokaj stari. Tudi marsikatero analizo so že prestali. Kaj so poprejšnje raziskovalne skupine spregledale? Sodeč po sporočilu za javnost Univerze Brown jih je Saalova ekipa bolje presejala.

Moteča toplota
Orbiter je kemično sestavo premerjal s spektrometrom, napravo, ki prejeto elektromagnetno valovanje razbije na različne valovne dolžine. Lunino površje nekatere valovne dolžine absorbira, druge odbija, kar je samo po sebi informacija o elementih tam.

Težava je toplota. Luna je v skoraj popolnem vakuumu vesolja; je torej odlično toplotno izolirana in lahko prejeto toploto oddala zgolj tako, da jo izseva. To stori v infrardeči svetlobi, ki posledično "moti" spektrometer. "Oddano sevanje zaradi toplote pokrije iste valovne dolžine, znotraj katerih iščemo vodo," je pojasnil Milliken. Posledično so morali najti način, kako iz podatkov sonde presejati toplotno motnjo.

Njen vzorec so pridobili tako, da so Apollovo kamenje greli v laboratoriju. Uporabili so tudi znane toplotne profile nekaj pomembnih področij na Mesecu. Zbrane podatke so presejali ven in tako dobili čistejšo kemično podobo. Vidna je v galeriji desno.

Večje količine vode so našli znotraj praktično vseh velikih piroklastičnih depozitov, vključno s tistimi, ki sta jih preverili misiji Apollo 15 in Apollo 17. "Razporeditev teh vodno bogatih depozitov je ključna. Razširjeni so po vsem površju, kar pomeni, da apollovska voda ni enkratno naključna. Lunarni piroklastični material je povsod zaznamovan z njo, kar kaže, da isto velja za plašč," je dejal Milliken.

Piroklastični depoziti so namreč prišli do površja iz plašča s pomočjo vulkanske aktivnosti.

Staro vprašanje: od kod Mesec
Hipoteza, da je notranjost Meseca mokra, ima pomembne implikacije za nastanek tega nebesnega telesa. Ena izmed teorij pravi, da je naša luna nastala iz ostankov trčenja med mlado Zemljo in protoplanetom Tea v velikosti Marsa. Pri tem bi se moralo sprostiti ogromno toplote, česar vodik načeloma ne bi smel preživeti.

"Voda je morala nekako prevedriti ta čas, ali pa so jo kaj kmalu - še pred strditvijo Lune - dostavili asteroidi ter kometi," je ugibal Shuai Li, soavtor raziskave.

In koliko je dejansko vode? 0,5 odstotka mase, piše v sporočilu za javnost. Podatki Nase kažejo, da kubični meter lunarnega materiala v povprečju vsebuje za okoli 3,3 tone snovi. Če to velja tudi za piroklastične depozite, potem ima kubični meter materiala okoli 15 litrov vode.

To so dobre novice za morebitno lunarno postajo.


Na vrhu skoraj popolnoma suha, v notranjosti pa zaradi vročine polna vezanega vodika ter kisika. Podoba je računalniška ponazoritev. Foto: Olga Prilipko Huber
Podatki sonde Čandrajan. Hladnejše barve pomenijo nižjo koncentracijo vode, toplejše višjo. Foto: Milliken lab / Brown University
Stopljeni koščki lunarnega materiala. Analizirali so jih leta 2011 in ugotovili, da vsebujejo toliko vode kot bazaltne kamnine v Zemljinem plašču. Foto: Saal lab/Brown University
Led ni enakomerno razporejen po južnem polu, pač pa ga je mogoče najti le v posameznih žepih. Foto: Nasa
Južni pol meseca in nahajališča vodnega ledu. Foto: Nasa

Zanimivosti


Posamezne delfine lahko razločimo po njihovih obrazih

Ljubljanski študenti s Pipistrelom razvili prvo polnilnico za električna letala

Umetna inteligenca se je že sposobna učiti brez človekove pomoči

Na Kemijskem inštitutu razvili proteinske kletke, ki jih je mogoče sintetizirati v celicah