نتیجه شبیه‌سازی ۸۰ هزار ساله ناسا: خورشید در تولید آب ماه نقش دارد!

دهه‌ها است که دانشمندان در این فکر بوده‌اند که چگونه ماه می‌تواند آب داشته باشد. ماه خشک، بدون هوا و فاقد جو است، بنابراین وجود آب در سطح آن یک معما به تمام معنا است. در طول سال‌ها، نظریه‌ها به دنباله‌های یخی، برخورد‌های ریزشهابی و ذخایر مدفون‌شده در دهانه‌های باستانی اشاره کرده‌اند.

اما یک مطالعه جدید به رهبری ناسا، تمام این فرضیات را زیر و رو می‌کند. محققان در واقعی‌ترین شبیه‌سازی آزمایشگاهی تا به امروز نشان داده‌اند که باد خورشیدی خودِ خورشید می‌تواند مستقیماً در خاک ماه آب تولید کند. این پیشرفت نه تنها یک فرضیه ده‌ها ساله را تأیید می‌کند، بلکه احتمال استفاده از منابع طبیعی ماه در مأموریت‌های انسانی آینده را نیز تقویت می‌کند.

راه‌اندازی یک آزمایشگاه که محیط قمری را شبیه‌سازی می‌کند!

این تیم به رهبری لی هسیا یئو، دانشمند پژوهشی در مرکز پرواز فضایی گودارد ناسا، واقعی‌ترین شبیه‌سازی تا به امروز از چگونگی تأثیر باد خورشیدی بر ماه را ایجاد کرد. یئو با همکاری جیسون مک‌لین، محقق ناسا، یک آزمایش خاص طراحی کرد که محیط خشن و بدون هوای ماه را با استفاده از یک محفظه منحصر به فرد حاوی یک پرتو ذرات خورشیدی، شرایط خلاء و یک آشکارساز مولکولی شبیه‌سازی می‌کرد.

مک‌لین گفت:

طراحی اجزای دستگاه و جا دادن همه آن‌ها در داخل آن زمان زیادی برد و تکرارهای زیادی داشت. اما ارزشش را داشت، زیرا پس از حذف تمام منابع احتمالی آلودگی، متوجه شدیم که این ایده ده‌ها ساله در مورد باد خورشیدی درست است.

این آزمایش از نمونه‌های گرد و غبار قمری جمع‌آوری شده در طول مأموریت آپولو ۱۷ ناسا در سال ۱۹۷۲ استفاده کرد. این تیم پس از حذف هرگونه رطوبت با حرارت دادن نمونه‌ها، آن‌ها را با استفاده از یک شتاب‌دهنده ذرات در معرض باد خورشیدی شبیه‌سازی‌شده قرار دادند و حدود ۸۰ هزار سال قرار گرفتن در معرض [شرایط] قمری را تنها در چند روز تقلید کردند.

شیمی ناشی از نور خورشید، به چرخه آب ماه اشاره دارد

هنگامی که پروتون‌های باد خورشیدی، که اساساً هسته‌های هیدروژن هستند، به سطح ماه برخورد می‌کنند، هیچ مقاومتی نمی‌یابند. میدان مغناطیسی و جو زمین از آن در برابر این ذرات محافظت می‌کنند، اما ماه که فاقد هر دوی آن‌ها است، ضربه کامل را دریافت می‌کند.

این پروتون‌ها با الکترون‌های موجود در خاک ماه (رگولیت) برخورد می‌کنند و اتم‌های هیدروژن را تشکیل می‌دهند. سپس این اتم‌های هیدروژن با اکسیژن موجود در مواد معدنی مانند سیلیس ترکیب می‌شوند و هیدروکسیل (OH) و احتمالاً آب (H₂O) تشکیل می‌دهند.

یئو گفت:

نکته هیجان‌انگیز این است که تنها با خاک ماه و یک ماده اولیه اساسی از خورشید، که همیشه هیدروژن بیرون می‌ریزد، امکان تولید آب وجود دارد. تصور این موضوع باورنکردنی است.

محققان از یک طیف‌سنج برای نظارت بر چگونگی تغییر ترکیب شیمیایی گرد و غبار قمری در طول زمان استفاده کردند. آن‌ها متوجه کاهش جذب نور مادون قرمز در حدود ۳ میکرون شدند، که نشانه‌ای مرتبط با وجود آب است. اگرچه این تیم نتوانست تشکیل آب خالص را تأیید کند، اما داده‌ها به شدت به تولید مولکول‌های هیدروکسیل و آب اشاره داشتند.

پیامدهای برنامه آرتمیس و جستجو برای آب قمری

هدف برنامه آرتمیس ناسا بازگرداندن فضانوردان به ماه، به ویژه قطب جنوب آن، جایی است که اعتقاد بر این است که مقدار زیادی از آب یخ‌زده ماه در دهانه‌های همیشه سایه‌دار وجود دارد. یافته‌های این مطالعه بینش مهمی در مورد چگونگی ادامه تشکیل آب حتی امروزه ارائه می‌دهد.

در مشاهدات فضاپیماهای گذشته، محققان متوجه شدند که سیگنال طیفی مرتبط با آب در طول روز قمری تغییر می‌کند. این سیگنال در صبح‌های خنک‌تر تشدید می‌شود و با گرم شدن سطح کاهش می‌یابد – احتمالاً به دلیل حرکت یا فرار مولکول‌های آب. با سرد شدن مجدد سطح در شب، سیگنال باز می‌گردد. این چرخه به یک فرآیند فعال و مداوم اشاره دارد که عمدتاً توسط باد خورشیدی هدایت می‌شود.

در حالی‌که عوامل دیگری مانند ریزشهاب‌ها ممکن است نقش داشته باشند، این تحقیق جدید نقش خورشید را به عنوان منبع آب ماه تقویت می‌کند و احتمالات جدیدی را برای برداشت آن آب به منظور پشتیبانی از اکتشافات انسانی آینده باز می‌کند.

این مطالعه در مجله Journal of Geophysical Research: Planets منتشر شده است.

منبع: Interestingengineering