Naukowcy NASA twierdzą, że dzięki powietrznemu obserwatorium SOFIA po raz pierwszy zebrali przekonujące dowody na istnienie wody na oświetlonej słońcem powierzchni Księżyca. Odkrycie to wskazuje, że woda może być rozprowadzana po całej powierzchni Księżyca, a nie tylko w zimnych, zacienionych miejscach, jak wcześniej sądzono. To wiadomość szczególnie przełomowa w kontekście planowanej na 2024 rok misji Artemis, w ramach której na srebrny glob ma powrócić człowiek.

Odkrycia dokonano dzięki Stratosferycznemu Obserwatorium Astronomii Podczerwonej (Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy – w skrócie SOFIA). SOFIA to zmodyfikowany Boeing 747 wyposażony w teleskop ze zwierciadłem o średnicy ok. 2,7 metra.

SOFIA zgromadziła niezbędne dane, a Casey Honniball z NASA Goddard, wraz ze współpracownikami dokonała pomiarów długości fal światła słonecznego, odbijających się od powierzchni Księżyca. To pozwoliło obserwatorom wykryć istnienie sygnatury chemicznej, która jednoznacznie została określona jako H2O.

SOFIA wykryła cząsteczki wody (H2O) w kraterze Clavius, jednym z największych kraterów widocznych z Ziemi, znajdującym się na południowej półkuli Księżyca. Wcześniejsze obserwacje powierzchni Księżyca wykryły pewną formę wodoru, ale nie były w stanie odróżnić wody od jej bliskiego krewnego, hydroksylu (OH).

Dane z tego miejsca ujawniają wodę w stężeniach od 100 do 412 części na milion (w przybliżeniu 0,35 litra wody) uwięzionej w metrze sześciennym gleby.

– Jest to mniej więcej tyle samo, ile rozpuszcza się w lawie wypływającej z grzbietów śródoceanicznych Ziemi, która mogłaby zostać zebrana w celu wytworzenia wody w stanie ciekłym w odpowiednich warunkach temperatury i ciśnienia – mówi Mahesh Anand, profesor planetologii na Open University w Milton Keynes, w wypowiedzi dla „The Guardian”.

Dla porównania, pustynia Sahara ma 100 razy więcej wody niż obszar zbadany przez NASA. Pomimo niewielkich ilości, odkrycie nasuwa nowe pytania o to, jak powstaje woda i jak utrzymuje się ona na surowej, pozbawionej powietrza powierzchni Księżyca.

Mieliśmy wskazówki, że H2O – woda, którą znamy – może być obecna po nasłonecznionej stronie Księżyca. Teraz wiemy, że tam jest. To odkrycie podważa nasze zrozumienie powierzchni Księżyca i rodzi intrygujące pytania dotyczące zasobów istotnych dla eksploracji kosmosu – powiedział Paul Hertz, dyrektor Wydziału Astrofizyki w Dyrekcji Misji Naukowych w NASA.

Misja Artemis zbada źródła

Istnienie wody na Księżycu ma wpływ na przyszłe misje badawcze i eksploracyjne, ponieważ – jak podaje NASA – woda w kosmosie to „bardzo drogi towar”. Jednak potwierdzenie jej występowania to dopiero początek drogi. Najpierw musimy znaleźć odpowiedź na to, w jakiej formie woda występuje na powierzchni naszego satelity, a po drugie – czy możliwe i bezpieczne jest jej wydobywanie. Zbieranie wody z wnętrza stromych kraterów, w których temperatura rzadko przekracza -230°C może być praktycznie niemożliwe.

Mahesh Anand mówi, że jedna z możliwych form występowania wody na Księżycu to ta, w której woda rozpuściła się w księżycowym „szkle”, powstałym gdy meteoryty uderzyły w powierzchnię srebrnego globu. Inna możliwość zakłada, że drobne kryształki lodu mogą być rozmieszczone między ziarnami gleby.

Kolejnym istotnym pytaniem jest, jak daleko w głąb sięgają odkryte źródła. Jeśli dalsze badania pokażą, że woda jest obecna jedynie w niewielkiej ilości na powierzchni, to jej znaczenie będzie minimalne. Choć NASA nadal będzie poszukiwać rozwiązania zagadki – jak woda znalazła się na powierzchni Księżyca.

NASA ma nadzieję, że przynajmniej na część z tych pytań uda się odpowiedzieć dzięki misji Artemis, która ma wynieść dwoje astronautów – kobietę i mężczyznę – na Księżyc w 2024 roku.

 

Woda na Księżycu

Wyniki projektu SOFIA opierają się na latach wcześniejszych badań dotyczących obecności wody na Księżycu. Kiedy astronauci Apollo po raz pierwszy wrócili z Księżyca w 1969 roku, uważano, że jest on całkowicie suchy. Misje NASA w ciągu ostatnich 20 lat, takie jak obserwacja i wykrywanie kraterów księżycowych, potwierdziły obecność lodu w stale zacienionych kraterach wokół biegunów Księżyca.

W międzyczasie kilka statków kosmicznych (w tym misja Cassini i misja Deep Impact, a także misja Chandrayaan-1 Indyjskiej Organizacji Badań Kosmicznych) oraz naziemny teleskop NASA, rozejrzały się po powierzchni Księżyca i znalazły dowody na nawodnienie w słonecznym regiony. Jednak misje te nie były w stanie definitywnie rozróżnić formy – czy było to H2O, czy OH.

SOFIA zaoferowała nowy sposób obserwacji Księżyca. Zmodyfikowany Boeing 747SP Jetliner, używając swojej kamery podczerwieni Faint Object, był w stanie wychwycić specyficzną długość fali, unikalną dla cząsteczek wody: 6,1 mikronów i odkrył stosunkowo zaskakujące stężenie w kraterze Clavius.

– Bez gęstej atmosfery woda na oświetlonej słońcem powierzchni Księżyca powinna po prostu zniknąć w kosmosie. Jednak jakoś ją zobaczyliśmy. Coś wytwarza wodę i coś musi ją tam więzić – mówi Honniball.

Kolejne loty SOFIA będą poszukiwać wody w kolejnych nasłonecznionych miejscach podczas różnych faz księżyca, aby dowiedzieć się więcej o tym, jak woda jest produkowana, przechowywana i przemieszczana na Księżycu. Dane zostaną wykorzystane w przyszłych misjach na Księżyc, takich jak NASA Volatiles Investigating Polar Exploration Rover (VIPER), aby stworzyć pierwsze mapy zasobów wodnych Księżyca do przyszłej eksploracji kosmosu przez człowieka.