أكد وجود الماء على القمر

على الرغم من اكتشاف المياه بالفعل في أماكن مظللة للغاية على القمر ، إلا أن طائرة بوينج 747 تم تحويلها إلى مرصد ناسا الستراتوسفير اكتشفتها على السطح الذي تضاءه الشمس. وقد يكون هذا الاكتشاف ذا صلة بالمهام المأهولة المستقبلية إلى قمرنا الصناعي.

المرصد ناسا لعلم الفلك بالأشعة تحت الحمراء الستراتوسفير (صوفيا، لاختصاره بالإنجليزية) ، ولأول مرة ، وجود الماء على جزء من سطح القمر مضاء بالشمس. يشير هذا الاكتشاف إلى أنه يمكن توزيع المياه على سطح القمر وأنه لا يقتصر على الأماكن الباردة والمظللة.

اكتشف صوفيا جزيئات الماء (H2O) فيحفرة كلافيوس، واحدة من أكبر المناطق المرئية من الأرض ، وتقع في نصف الكرة الجنوبي للقمر. كشفت الملاحظات السابقة لسطح القمر عن شكل من أشكال الهيدروجين ، لكنها لم تستطع التمييز بين الماء ونسبته الكيميائية القريبة ، الهيدروكسيل (OH).

تكشف القياسات من هذا الموقع الآن عن وجود الماء فيهتركيزات من 100 إلى 412 جزء في المليون، أي ما يعادل تقريبًا زجاجة 350 مل من الماء محصورة في متر مكعب من التربة المنتشرة على سطح القمر الصناعي. نُشرت النتائج في العدد الأخير من المجلةعلم الفلك الطبيعي.

"لدينا مؤشرات على أن H2O ، الشكل المألوف للماء الذي نعرفه ، قد يكون موجودًا على الجانب المضاء بنور الشمس من القمر ،" يشرح.بول هيرتز، مدير قسم الفيزياء الفلكية في مديرية المهام العلمية التابعة لناسا. "الآن نحن نعلم أنه هناك. يتحدى هذا الاكتشاف فهمنا لسطح القمر ويثير أسئلة مثيرة للاهتمام حول الموارد ذات الصلة باستكشاف الفضاء السحيق.

على سبيل المقارنة ، تحتوي الصحراء الكبرى على 100 ضعف كمية المياه التي تم اكتشافها من صوفيا على تربة القمر. على الرغم من أنها كمية صغيرة ، إلا أن الاكتشاف يثير أسئلة جديدة حول كيفية تكوين المياه واستمرارها في سطح القمر القاسي الخالي من الهواء.

الماء مورد قيم في الفضاء السحيق ومكون أساسي للحياة كما نعرفها. يبقى أن نحدد ما إذا كان يمكن الوصول بسهولة إلى SOFIA الذي تم العثور عليه لاستخدامه كمورد. داخلبرنامج أرتميس من وكالة ناسا ، تتوق الوكالة إلى معرفة قدر المستطاع عن وجود الماء على القمر قبل إرسال أول امرأة والرجل التالي إلى سطحه في عام 2024 وإنشاء وجود بشري مستدام هناك بحلول نهاية العقد. .

تستند نتائج صوفيا إلى سنوات من الأبحاث السابقة لفحص وجود الماء على القمر. عندما كان رواد فضاءأبولو عاد لأول مرة من القمر في عام 1969 ، وكان يعتقد أن القمر الصناعي الطبيعي لدينا كان جافًا تمامًا.

أكدت البعثات المدارية والتأثيرية على مدار العشرين عامًا الماضية ، مثل القمر الصناعي للكشف عن الحفرة القمرية ومراقبتها التابع لناسا ، وجود الجليد في الحفر المظللة بشكل دائم والموجودة حول أقطاب القمر.

الماء (H.20) وليس الهيدروكسيل (OH)

وفي الوقت نفسه ، هناك العديد من المركبات الفضائية ، بما في ذلك مهمة كاسيني ومهمة ديب إمباكت إلى مذنب ، بالإضافة إلى مهمة Chandrayaan-1 التابعة لوكالة أبحاث الفضاء الهندية، ومرفق تلسكوب الأشعة تحت الحمراء الأرضية التابع لناسا ، بفحص سطح القمر ووجدوا دليلاً على الترطيب في الأماكن المشمسة.

ومع ذلك ، لم تستطع تلك البعثات التمييز بشكل قاطع في أي شكل كان موجودًا: H2O أو OH.

يقول: "قبل ملاحظات صوفيا ، كنا نعلم أن هناك نوعًا من الترطيب". كيسي هونيبال، المؤلفة الرئيسية التي نشرت النتائج الأولية لهذا العمل في أطروحتها المقدمة في جامعة هاواي (الولايات المتحدة الأمريكية).

"لكننا لم نكن نعرف كم من هذا الماء كان في الواقع جزيئات ماء ، مثل تلك التي نشربها كل يوم ، أو شيء أشبه بمنظف الصرف."

قدمت صوفيا طريقة جديدة لرصد القمر. منطلقة الىارتفاعات تصل إلى 13.7 كيلومتر، طائرة الركاب هذهتم تعديل Boeing 747 SP مع تلسكوب 2.7 متر قطرها يطير فوق أكثر من 99٪ من بخار الماء في الغلاف الجوي للأرض للحصول على رؤية أوضح لكون الأشعة تحت الحمراء.

باستخدام الخاص بككاميرا وجوه خافتة بالأشعة تحت الحمراء للتلسكوب (قوةكان هذا المرصد قادرًا على التقاط الطول الموجي الفريد لجزيئات الماء ، عند 6.1 ميكرون ، واكتشف تركيزًا مفاجئًا نسبيًا لهذه الجزيئات في فوهة كلافيوس المشمسة.

يقول هونيبال ، وهو الآن زميل ما بعد الدكتوراه في مركز جودارد لرحلات الفضاء التابع لناسا: "بدون حماية الغلاف الجوي الكثيف ، يجب أن تضيع المياه الموجودة في المنطقة المضاءة بنور الشمس على سطح القمر في الفضاء". ومع ذلك فإننا نراه بطريقة ما. هناك شيء ما يولد الماء ويجب أن يكون هناك شيء يحبسه هناك.

المصادر المحتملة لمياه القمر

يمكن أن تساهم عدة عناصر في توفير أو إنشاء هذه المياه. الالنيازك الدقيقة التي تقع على سطح القمر تحمل كميات صغيرة من الماء يمكن أن ترسبها على تربة القمر بعد الاصطدام.

الاحتمال الآخر هو أنه يمكن أن تكون هناك عملية من مرحلتين حيث يمكن أن يكونالرياح الشمسية يجلب الهيدروجين إلى سطح القمر ويسبب تفاعلًا كيميائيًا مع المعادن الموجودة في التربة التي تحتوي على الأكسجين ، مما يؤدي إلى تكوين الهيدروكسيل. وفي الوقت نفسه ، يمكن للإشعاع الناتج عن قصف النيازك الدقيقة أن يحول الهيدروكسيل إلى ماء.

تثير كيفية تخزين المياه وتراكمها أيضًا بعض الأسئلة المثيرة للاهتمام. يمكن أن تحاصر المياههياكل صغيرة في الأرض على شكل خرز عقد، تتشكل من الحرارة العالية الناتجة عن تأثيرات النيازك الدقيقة.

الاحتمال الآخر هو أنه قد يكون مخفيًابين الحبوب من تربة القمر ومحمية من أشعة الشمس ، مما يجعل الوصول إليها أسهل قليلاً مما لو كانت محاصرة في هياكل تشبه الخرز.

بالنسبة لمهمة صُممت في الأصل لمراقبة الأجسام البعيدة الخافتة مثل الثقوب السوداء والعناقيد النجمية والمجرات ، كان استهداف صوفيا تجاه أقرب وألمع جار للأرض بمثابة تغيير مهم.

غالبًا ما يستخدم مشغلو التلسكوب كاميرا إرشادية لتتبع النجوم ، مع إبقاء التلسكوب ثابتًا على هدف المراقبة الخاص به. لكن القمر قريب جدًا ومشرق لدرجة أنه يملأ مجال رؤية هذه الكاميرا بالكامل.

مع عدم وجود نجوم مرئية ، لم يكن من الواضح ما إذا كان التلسكوب يمكنه تتبع القمر بشكل موثوق. لتحديد ذلك ، في أغسطس 2018 ، قرر المشغلون إجراء مراقبة اختبار.

يتذكر قائلاً: "كانت هذه هي المرة الأولى التي ينظر فيها صوفيا إلى القمر ولم نكن متأكدين تمامًا مما إذا كنا سنحصل على بيانات موثوقة ، لكن الأسئلة حول المياه على القمر جعلتنا نجربها".نسيم رانجوالا، عالم مشروع صوفيا في مركز أبحاث أميس التابع لناسا.

"إنه لأمر لا يصدق أن هذا الاكتشاف جاء مما كان في الأساس اختبارًا ، ونحن نخطط بالفعل لمزيد من الملاحظات."

ستقوم رحلات المتابعة الخاصة بـ SOFIA بالبحث عن المياه في مواقع إضافية تضيئها الشمس وخلال مراحل القمر المختلفة لمعرفة المزيد حول كيفية إنتاج هذه المادة وتخزينها ونقلها على القمر.

ستضيف البيانات إلى أعمال البعثات المستقبلية إلى القمر ، مثلروفر الاستكشاف القطبي (فايبرناسا ، لإنشاء خرائط الموارد المائية الأولى لقمرنا الصناعي لاستكشاف الفضاء البشري في المستقبل.

الماء محاصر في مصيدة صغيرة باردة

في نفس العدد منعلم الفلك الطبيعي، نشر العلماء ورقة أخرى باستخدام نماذج نظرية وبيانات من Lunar Reconnaissance Orbiter ، مشيرين إلى أن الماء يمكن أن يكون محاصرًا في ظلال صغيرة أو مصائد صغيرة باردة ، حيث تظل درجات الحرارة أقل من درجة التجمد ، على مساحة أكبر من القمر مما يعتقد حاليا.

"الماء هو مورد قيم ، سواء للأغراض العلمية أو لاستخدام مستكشفي الفضاء لدينا" ، كما يسلط الضوء.جاكوب بليشر، كبير علماء الاستكشاف في إدارة مهام الاستكشاف والعمليات البشرية التابعة لناسا. "إذا تمكنا من استخدام موارد القمر ، فيمكننا نقل كميات أقل من المياه والمزيد من المعدات للمساعدة في تمكين الاكتشافات العلمية الجديدة."

صوفيا هو مشروع مشترك بين وكالة ناسا ومركز الفضاء الألماني. يدير مركز أميس برنامج صوفيا والبحث العلمي وعمليات البعثة ، بالتعاون مع جمعية أبحاث الفضاء الجامعية (الولايات المتحدة الأمريكية) ومعهد صوفيا الألماني في جامعة شتوتغارت. تتم صيانة الطائرة وتشغيلها من مركز أرمسترونج لأبحاث الطيران التابع لناسا في كاليفورنيا.

فهرس:

هونيبال وآخرون: "تم اكتشاف المياه الجزيئية على القمر المضاء بنور الشمس بواسطة SOFIA". P. O. Hayne et al.: "المصائد الصغيرة الباردة على القمر".علم الفلك الطبيعي, 2020.
مصدر: وعاء