آب در ماه

رصدخانه سوفیای ناسا از کشف آب در ماه سخن می گوید

ناسا نتایج تحقیقات جدید پیرامون میزان وجود آب در ماه را در تاریخ 26 اکتبر 2020 منتشر کرد. طبق این خبر مقدار آب موجود در سطح ماه بیشتر از حدی است که تاکنون انتظار داشتیم. این نتایج برای اولین بار وجود مولکول ‌های آب در سطح ماه را بدون هیچ ابهامی ثابت می کند.رصدخانه استراتوسفر ناسا که در طیف فروسرخ کار می کند (SOFIA)، برای اولین بار وجود آب در سطح روشن ماه را تایید کرده است. این کشف نشان می دهد که آب ممکن است در سطح ماه توزیع شده باشد و محدود به مکان های تاریک و سرد نباشد.

سوفیا، مولکول های آب (H2O) را در دهانه کلاویوس، یکی از بزرگترین دهانه های قابل مشاهده از زمین، واقع در نیمکره جنوبی ماه کشف کرده است. مشاهدات قبلی از سطح ماه برخی اشکال هیدروژن را شناسایی کرد، اما قادر به تشخیص بین آب و ماده شیمیایی نزدیک به آن، هیدروکسیل (OH)، نبود. داده های این مکان نشان می دهد آب در غلظت های ppm 100 تا ppm 412 (تقریبا معادل یک بطری کوچک آب) در یک متر مکعب خاک پخش شده در سطح ماه قرار دارد. نتایج در آخرین شماره نشریه Nature Astronomy منتشر شده است.

پاول هرتز ، مدیر بخش اخترفیزیک ماموریت های علمی ناسا در واشنگتن، گفت: “ما نشانه هایی داشتیم که H2O (آبی که می شناسیم)  ممکن است در قسمت روشن ماه وجود داشته باشد. اکنون می دانیم که این موضوع درست است. این کشف درک ما از سطح ماه را به چالش می کشد و سوالات جالب توجهی را در مورد منابع مربوط به کاوش در اعماق فضا ایجاد می کند.”

برای مقایسه در نظر بگیرید، صحرای بزرگ آفریقا  100 برابر بیشتر از آنچه سوفیا در خاک ماه تشخیص داده است، آب دارد. با وجود مقادیر کم، این کشف سوالات جدیدی را در مورد چگونگی ایجاد آب و دوام آن در سطح بدون هوای ماه به ذهن می آورد.

آب یک منبع گرانبها در اعماق فضا و عنصر اصلی زندگی است که ما آن را می شناسیم. اینکه آیا آب موجود در ماه منبعی قابل دسترس است یا نه، باید مشخص شود. تحت برنامه آرتمیس ناسا، آژانس مشتاق است قبل از ارسال اولین زن و مرد بعدی به سطح ماه در سال 2024 و ایجاد حضور پایدار انسانی در آنجا تا پایان سال، همه چیز را در مورد وجود آب در ماه بداند.

تحقیقات قبلی در مورد ماه

نتایجی که سوفیا به دست آورده است بر اساس سالها تحقیق در مورد وجود آب در ماه است. زمانی که فضانوردان آپولو در سال 1969 برای اولین بار از ماه بازگشتند، تصور می شد که سطح ماه کاملا خشک است. ماموریت های مداری و برخوردی طی 20 سال گذشته، مانند ماهواره مشاهده گر و حسگر دهانه های ماه، یخ موجود در دهانه های کاملا تاریک اطراف قطب ماه را تایید کردند. علاوه بر این، چندین فضاپیما (از جمله ماموریت فضاپیمای کاسینی و فضاپیمای برخورد عمیق، و همچنین ماموریت چاندرایان 1 سازمان تحقیقات فضایی هند و تلسکوپ فروسرخ ناسا، به طور گسترده سطح ماه را مشاهده کردند و شواهدی از وجود هیدرات در مناطق روشن تر ماه یافتند. با این حال، این ماموریت ها قادر به تشخیص قطعی شکل حضور آب در ماه نبودند چون هم می توانست ترکیب H2 باشد و هم OH.

کیسی هانیبال، نویسنده ای که نتایج حاصل از پایان نامه خود را در دانشگاه هاوایی در هونولولو منتشر کرد، گفت: “قبل از مشاهدات سوفیا، ما می دانستیم که نوعی هیدرات وجود دارد. اما نمی دانستیم که در صورت وجود، چه مقدار از آن مولکول های آب واقعی است. آیا مانند آبی است که هر روز می نوشیم یا چیزی شبیه به تمیز کننده بهداشتی است.”

سوفیا مفهومی جدید از مشاهده ماه به ما ارائه داده است. این هواپیمای بوئینگ 747 SP با یک تلسکوپ به قطر 106 اینچ با پرواز در ارتفاعات بالای 45000 فوت، به بیش از 99٪ بخار آب موجود در جو زمین می رسد تا تصویری واضح تر از جهان فروسرخ بدست آورد. سوفیا با استفاده از دوربین اشعه فروسرخ اجرام کم نور توانست طول موج های مربوط به مولکول های آب را در 1/6 میکرون بدست آورد و تراکم نسبتا شگفت انگیزی را در دهانه روشن کلاویوس ​​کشف کرد.

هانیبال، که اکنون دانشجوی پسا دکترا در مرکز پرواز فضایی گُدارد ناسا است، گفت: “بدون حضور جو غلیظ، آب موجود در سطح روشن ماه باید تاکنون از بین می رفت اما به نوعی شاهد حضور آن هستیم. بنابراین ممکن است چیزی باشد که آب تولید کند و چیزی هم آن را به دام بیندازد.”

ممکن است نیروهایی مختلف در توزیع یا ایجاد این آب نقش داشته باشند. ممکن است ریزشهاب سنگهایی که در سطح ماه باریده و مقدار کمی آب حمل می کنند، آب موجود در ساختار خود را در اثر برخورد روی سطح ماه ته نشین کنند. احتمال دیگر این است که یک فرایند دو مرحله ای وجود داشته باشد که به موجب آن باد خورشیدی، هیدروژن را به سطح ماه می دهد و باعث ایجاد یک واکنش شیمیایی با مواد معدنی حاوی اکسیژن در خاک برای ایجاد هیدروکسیل می شود. علاوه بر این، تابش ناشی از بمباران ریز شهاب ها ممکن است آن هیدروکسیل را به آب تبدیل کند.

نحوه ذخیره شدن آب نیز سوالاتی جذاب پدید می آورد. آب می تواند در ساختارهای بسیار ریز در خاکی که در اثر برخورد میکرو شهاب ها تشکیل می شود به دام بیفتد. احتمال دیگر این است که آب می تواند بین دانه های خاک ماه پنهان شود و از نور خورشید در امان بماند که این نظر نسبت به آب محبوس در ساختارهای بسیار ریز قابل فهم تر است.

ضمن ماموریتی که برای مشاهده اجرام دور و تاریک مانند سیاه چاله ها، خوشه های ستاره ای و کهکشان ها طراحی شده بود، نورافکن سوفیا روی نزدیک ترین و درخشان ترین همسایه زمین قرار داشت. اپراتورهای تلسکوپ معمولا از یک دوربین راهنما برای ردیابی ستارگان استفاده می کنند و تلسکوپ را به طور ثابت روی هدف مشاهده قفل می کنند. اما ماه آنقدر نزدیک و روشن است که تمام زمینه دید دوربین راهنما را پر می کند. بدون نور ستارگان، مشخص نبود که آیا این تلسکوپ می تواند ماه را با اطمینان ردیابی کند یا نه. برای تعیین این موضوع، در آگوست 2018، اپراتورها تصمیم گرفتند آزمایشی انجام دهند.

دانشمند پروژه سوفیا در مرکز تحقیقات ایمز ناسا در کالیفرنیا گفت: “در واقع اولین بار بود که سوفیا ماه را مشاهده می کرد، و ما مطمئن نبودیم که اطلاعات قابل اعتمادی بدست آوریم، اما سوالات مربوط به وجود آب در ماه، ما را ملزم به تلاش بیشتر کرد. این نتایج باورنکردنی از چیزی که صرفا یک آزمایش بود، حاصل شد. اکنون که می دانیم می توانیم این کار را انجام دهیم، در حال برنامه ریزی برای پروازهایی بیشتر هستیم تا مشاهدات بیشتری انجام دهیم.”

سوفیا در جست وجوی آب در دیگر مکان های روشن ماه طی فازهای مختلف ماه است تا به بررسی بیشتر در مورد نحوه تولید، ذخیره و توزیع آب در ماه گردد. این داده ها برای ایجاد اولین نقشه های منابع آب در ماه برای ماموریت های آینده انسان در رابطه با ماه مانند اکتشاف مواد فرّار ناسا (VIPER) اضافه می شوند.

در همان شماره از مقالات Nature Astronomy، دانشمندان با استفاده از مدل های نظری و داده های مدارگرد شناسایی ماه ناسا مقاله ای منتشر کرده اند که نشان می دهد آب می تواند بیشتر از چیزی که انتظار داریم در مکان های تاریک و کوچک یعنی در جایی که دما پایین تر از نقطه انجماد است، به دام بیفتد.

جاکوب بلیچر، دانشمند ارشد اکتشاف در اداره تحقیقات و عملیات انسانی ناسا گفت: “آب یک منبع ارزشمند است، هم برای اهداف علمی و هم برای استفاده کاوشگران. اگر ما بتوانیم از منابع آب موجود در ماه استفاده کنیم، می توانیم برای تحقق یافته های علمی جدید آب کمتر و تجهیزات بیشتری حمل کنیم.”

سوفیا پروژه مشترک ناسا و مرکز هوافضای آلمان است. ایمز با همکاری انجمن تحقیقات فضایی دانشگاه ها که مقر آن در کلمبیا، مریلند و انستیتوی سوفیای آلمان در دانشگاه اشتوتگارت است، پروژه های سوفیا و ماموریت های علمی و تحقیقاتی را مدیریت می کند. این هواپیما توسط مرکز تحقیقات پرواز آرمسترانگ ناسا، ساختمان 703، در پالمدیل کالیفرنیا نگهداری و اداره می شود.

منبع: سایت ناسا