Voda objevená v neočekávaných lunárních oblastech

Obrázek vlevo nahoře: Černobílý snímek Měsíce z dat Moon Mineralogy Mapper. Dole: Mapa vody na Měsíci. Různé barvy představují různé typy absorpce vody a korelují s typem horniny. Tmavé oblasti mají tendenci mít šachovnicově vyznačené tvary absorpcí, které jsou mělké. Modré jsou širší a hlubší absorpce charakteristické pro živce, přičemž síla absorpce vody se zvyšuje směrem k pólům. Střední část snímku je část Měsíce přivrácená k Zemi. Levá a pravá čtvrtina jsou části odvrácené strany Měsíce (-180 až +180 stupňů „zeměpisné“ délky). Spodní část snímku je jižní polární oblast a horní část je severní polární oblast. Svislé pruhování je způsobeno různými oběžnými drahami indické sondy Chandrayaan-1, které zobrazují povrch v různých geometriích.

Komplexní analýza mapy Měsíce odhalila četné zdroje vody v různých selenografických šířkách, což naznačuje možné přístupové body pro budoucí astronauty i v blízkosti rovníku. Na základě dat z přístroje Moon Mineralogy Mapper vědci podrobně popsali stabilitu a rozložení vody a hydroxylu na povrchu Měsíce a odhalili geologické aktivity, které usnadňují výskyt těchto látek.

Rozložení vody na Měsíci: Výskyt a zdroje
Podle nové analýzy mapy přivrácené a odvrácené strany Měsíce se v horninách a půdách osvícených Sluncem nachází více zdrojů vody a hydroxylu, včetně hornin bohatých na vodu vyhloubených dopady meteoritů ve všech selenografických šířkách.

„Budoucí astronauti mohou být schopni najít vodu i v blízkosti rovníku díky využití těchto oblastí bohatých na vodu. Dříve se mělo za to, že vodu lze v hojné míře nalézt pouze v polární oblasti, zejména v hluboce zastíněných kráterech na pólech,“ uvedl Roger Clark, vedoucí vědecký pracovník Planetary Science Institute a hlavní autor článku, který byl publikován v časopise Planetary Science Journal. „Znalost míst, kde se voda nachází, pomáhá nejen pochopit geologickou historii Měsíce, ale také nalézt místa, kde by astronauti mohli vodu v budoucnu najít a využívat.“

Mapovací techniky a poznatky ze spektroskopie
Clark a jeho výzkumný tým, jehož členy jsou vědci z PSI Neil C. Pearson, Thomas B. McCord, Deborah L. Domingue, Amanda R. Hendrix a Georgiana Kramer, studovali data ze zobrazovacího spektrometru Moon Mineralogy Mapper (M3) na sondě Chandrayaan-1, která obíhala Měsíc v letech 2008-2009 a mapovala vodu a hydroxyl na přivrácené i odvrácené straně Měsíce podrobněji než kdykoli předtím.

Lokalizace vody v osvětlených oblastech Měsíce využívá infračervenou spektroskopii, která hledá otisky vody a hydroxylu (funkční chemická skupina s jedním atomem vodíku a jedním atomem kyslíku) ve spektru odraženého slunečního světla v infračervené oblasti. Zatímco digitální fotoaparát zaznamenává tři barvy ve viditelné části spektra, přístroj M3 zaznamenal 85 barev z viditelného spektra a z infračervené oblasti.

Stejně jako vidíme různé barvy různých materiálů, infračervený spektrometr dokáže vidět mnoho (infračervených) barev, aby lépe určil složení, včetně vody (H2O) a hydroxylu (OH). Vodu lze přímo získat zahříváním hornin. Může také vznikat chemickými reakcemi, při nichž se uvolňuje hydroxyl a spojením čtyř hydroxylových skupin vzniká kyslík a voda (4(OH) -> 2H2O + O2).

Stabilita měsíčního povrchu a geologické dopady
Studiem polohy a geologických souvislostí se Clarkovi a jeho týmu podařilo prokázat, že voda na měsíčním povrchu je metastabilní, což znamená, že H2O se v průběhu milionů let pomalu ničí, ale zůstává v ní hydroxyl OH. Kráterová událost, která vystaví podpovrchové horniny bohaté na vodu slunečnímu větru, se časem rozloží, zničí H2O a vytvoří rozptýlenou auru hydroxylu OH, ale destrukce je pomalá, trvá tisíce až miliony let.

Na jiných místech měsíčního povrchu se objevuje hydroxylová patina, která pravděpodobně vznikla v důsledku dopadu protonů slunečního větru na měsíční povrch, čímž došlo k destrukci silikátových minerálů, kde se protony spojily s kyslíkem v křemičitanech a vytvořily hydroxyl v procesu zvaném kosmické zvětrávání.

„Když dáme všechny důkazy dohromady, vidíme měsíční povrch se složitou geologií s významným množstvím vody v podpovrchové vrstvě a povrchovou vrstvou hydroxylu. Jak krátery, tak vulkanická činnost mohou na povrch přinášet materiály bohaté na vodu a obojí je pozorováno v měsíčních datech,“ řekl Clark.

Měsíc se skládá především ze dvou druhů hornin: tmavých sopečných, které jsou bazaltické (láva, jakou můžeme vidět na Havaji), a anortozitových hornin, které jsou světlejší (měsíční vysočina). Anortozity obsahují hodně vody, bazalty jen velmi málo. Oba typy hornin také obsahují hydroxyl vázaný na různé minerály.

Na obrázku vpravo je mapa hydroxylu OH na Měsíci. Barva koreluje s polohou absorpčního pásu, modrá barva je u kratších vlnových délek a červená u delších vlnových délek (od 2,72 do 2,83 mikrometru v infračervené oblasti). Pro srovnání, viditelné spektrum se pohybuje od 0,4 mikronu (modrá) do přibližně 0,7 mikronu (červená). Pozice OH na kratších vlnových délkách korelují s jílovými minerály a na delších se sulfátovými minerály, i když tyto pozice nejsou jedinečné. K definitivní identifikaci hydroxylových minerálů je zapotřebí dat s vyšším spektrálním rozlišením, než jaké poskytl přístroj M3.

Nové objevy a chování měsíční vody
Tato studie vrhá nové světlo na dosud známé záhady. Když Slunce svítí na měsíční povrch v různých denních dobách, mění se síla absorpce vody a hydroxylu. To vedlo k výpočtu, že se kolem Měsíce musí v denním cyklu pohybovat velké množství vody a hydroxylu. Tato nová studie však ukázala, že velmi stabilní minerální absorpce vody a hydroxylu vykazují stejný denní efekt, ale u minerálů, jako je pyroxen, běžný vyvřelý silikátový minerál, se při měsíčních teplotách nevypařuje.

Důvodem tohoto efektu je spíše tenká vrstva obohaceného složení a/nebo velikost půdních částic, která se liší od vrstvy hlouběji v půdě. Když je Slunce nízko na měsíční obloze, světlo prochází více svrchní vrstvou, což posiluje infračervenou absorpci, ve srovnání s tím, když je Slunce vysoko na obloze. Je možné, že se zde stále vyskytuje voda, ale aby bylo možné vyčíslit její množství, budou muset nové studie vyčíslit také vliv vrstvení. Stopy měsíčních vozítek jsou na snímcích z éry Apolla tmavší, což je další ukazatel, že povrchová vrstva je tenká a odlišná.

Zdroj: https://scitechdaily.com/astronauts-dream-oasis-water-discovered-in-unexpected-lunar-regions/

autor: František Martinek