Źródło zdjęcia: Cornell University
Na Biegunie Południowym Księżyca jest region, który jest zawsze w cieniu kraterów, które naukowcy od dawna uważali, że mogą mieć złoża lodu wodnego. Pomimo faktu, że lód został wykryty przez dwa statki kosmiczne krążące wokół Księżyca, w nowym badaniu tego obszaru przez gigantyczne obserwatorium radiowe Arecibo nie udało się znaleźć żadnych złóż lodu na powierzchni. Nie oznacza to, że lodu nie ma, ale może zostać uwięziony na dużym obszarze pod powierzchnią, na przykład na wiecznej zmarzlinie Księżyca. Arecibo jest dobrym narzędziem do wykrywania lodu, ponieważ daje bardzo specyficzną sygnaturę echa w spektrum radiowym.
Pomimo dowodów z dwóch sond kosmicznych z lat 90. astronomowie radarowi twierdzą, że nie mogą znaleźć śladów gęstego lodu na biegunach księżyca. Naukowcy twierdzą, że jeśli na biegunach księżycowych znajduje się woda, jest ona szeroko rozproszona i trwale zamrożona w warstwach pyłu, co przypomina ziemską zmarzlinę.
Korzystając z systemu radarowego o długości 70 centymetrów (cm) w Obserwatorium Arecibo w Portoryko w Narodowej Fundacji Nauki (NSF), grupa badawcza wysłała sygnały głębiej w księżycową powierzchnię polarną - ponad pięć metrów (około 5,5 jardów) - niż kiedykolwiek wcześniej wcześniej w tej rozdzielczości przestrzennej. „Jeśli na biegunach znajduje się lód, jedynym sposobem na przetestowanie go jest udanie się tam bezpośrednio i stopienie niewielkiej objętości wokół pyłu i poszukiwanie spektrometru masowego w wodzie” - mówi Bruce Campbell z Centrum Badań Ziemi i Planetarnych w Smithsonian Institution.
Campbell jest głównym autorem artykułu „Długofalowe badanie radarowe biegunów księżycowych” w numerze czasopisma Nature z 13 listopada 2003 r. Jego współpracownikami przy najnowszej radarowej sondzie księżycowej byli Donald Campbell, profesor astronomii na Uniwersytecie Cornell; J.F. Chandler z Smithsonian Astrophysical Observatory; oraz Alice Hine, Mike Nolan i Phil Perillat z Arecibo Observatory, które jest zarządzane przez National Astronomy and Ionosphere Center w Cornell dla NSF.
Sugestie dotyczące lodu księżycowego pojawiły się po raz pierwszy w 1996 r., Kiedy dane radiowe ze statku kosmicznego Clementine dały pewne oznaki obecności lodu na ścianie krateru na biegunie południowym Księżyca. Następnie dane spektrometru neutronowego ze statku kosmicznego Lunar Prospector, wystrzelonego w 1998 r., Wskazały na obecność wodoru, a przez to wody na głębokości około metra na biegunach księżycowych. Ale sondy radarowe radaru o długości 12 cm w Arecibo nie wykazały śladów gęstego lodu na głębokości do metra. „Lunar Prospector odkrył znaczące stężenia wodoru na biegunach księżycowych równoważne lodowi wodnemu przy stężeniach kilku procent gleby księżycowej”, mówi Donald Campbell. „Pojawiły się sugestie, że może to być gruba warstwa lodu na pewnej głębokości, ale nowe dane z Arecibo sprawiają, że jest to mało prawdopodobne.”
Bruce Campbell mówi: „Nie ma miejsc, na które patrzyliśmy przy żadnej z tych długości fal, w których można zobaczyć tego rodzaju sygnaturę”.
Dziennik Nature zauważa, że jeśli lód istnieje na biegunach księżycowych, to znacznie różni się od „grubych, spójnych warstw lodu obserwowanych w cieniach kraterów na Merkurym”, znalezionych w obrazowaniu radarowym Arecibo. „Na Merkurym widać dość grube złoża rzędu metra lub więcej zakopane co najwyżej przez płytką warstwę pyłu. To jest scenariusz, który próbowaliśmy przybić do księżyca ”, mówi Bruce Campbell. Naukowcy twierdzą, że różnica między Merkurego a Księżycem może wynikać z niższego średniego tempa komet uderzających w powierzchnię Księżyca, niedawnego uderzenia komety w Merkurego lub szybszej utraty lodu na Księżycu.
To, co czyni bieguny księżycowe dobrymi zimnymi pułapkami dla wody, to temperatura minus 173 stopni Celsjusza (minus 280 stopni Fahrenheita). Słupek słońca unosi się tylko około dwa stopnie nad horyzontem na biegunach księżycowych, dzięki czemu światło słoneczne nigdy nie przenika do głębokich kraterów, a osoba stojąca na podłodze krateru nigdy nie zobaczy słońca. Radar Arecibo zbadał podłogi dwóch kraterów w permanentnym cieniu na księżycowym biegunie południowym, Szewcu i Faustini, a na biegunie północnym podłogi Hermitu i kilku małych kraterów w obrębie dużego krateru Peary. Natomiast Clementine skupiła się na pochyłych ścianach krateru Shackleton, którego podłogi nie można „zobaczyć” z Ziemi. „Trwa debata na temat interpretacji danych z szorstkiej, pochylonej powierzchni”, mówi Bruce Campbell.
Sonda radarowa Arecibo jest szczególnie dobrym detektorem gęstego lodu, ponieważ wykorzystuje zjawisko zwane „koherentnym rozproszeniem wstecznym”. Fale radarowe mogą pokonywać duże odległości bez wchłaniania się w lodzie w temperaturach znacznie poniżej zera. Odbicia od nieregularności wewnątrz lodu wytwarzają bardzo silne echo radaru. Natomiast gleba księżycowa jest znacznie bardziej chłonna i nie daje tak silnego echa radaru.
Oryginalne źródło: Cornell News Release
