Chińscy naukowcy donoszą o odkryciu ogromnego rezerwuaru wody na Księżycu ukrytego w… szkle? Jak doszło do odkrycia i jakie znaczenie dla przyszłych misji lunarnych może mieć duży zasób wody dostępny na powierzchni Srebrnego Globu?
Od czasu radzieckiej misji Łuna 24 w tysiąc dziewięćset siedemdziesiątym szóstym roku żaden statek kosmiczny nie powrócił na Ziemię z próbkami materiału z Księżyca. To jest do czasu misji chińskiej sondy Chang’e-5, która podjęła wyzwanie i w dwa tysiące dwudziestym roku dostarczyła naukowcom ponad półtora kilograma księżycowego regolitu. Od tamtej pory chińscy uczeni analizowali próbki przy pomocy całej gamy technik badawczych. Wszystko to w poszukiwaniu wody, która jak się okazuje, jest obecna na Księżycu w całkiem sporej ilości – według badaczy może to być nawet dwieście siedemdziesiąt miliardów ton. Cząsteczki wody są tam uwięzione w maleńkich szklanych koralikach rozsianych po całej powierzchni Srebrnego Globu. Kiedy kosmiczne skały uderzały w powierzchnię Księżyca z ogromną siłą, temperatura regolitu, czyli księżycowej gleby, rosła tak bardzo, że minerały topiły się, tworząc właśnie takie szklane koraliki. Naukowcy sądzą, że to źródło wody może być ważnym elementem przyszłych lunarnych misji załogowych. Do tego wydobycie cennej cieczy z tych szklanych koralików ma być stosunkowo łatwe. Odkrycie chińskich badaczy może także oznaczać, że na Księżycu znajduje się o wiele więcej wody, niż do tej pory sądziliśmy.
Wznowione od czasu misji Apollo badania Księżyca i postępy w pomiarach teledetekcyjnych pod koniec lat dziewięćdziesiątych pozwoliły spektrometrowi neutronowemu na pokładzie misji Lunar Prospector na potwierdzić istnienie wody w stanie stałym na biegunach Księżyca. Następnie instrument Moon Mineralogy Mapper na pokładzie indyjskiej sondy kosmicznej Chandrayaan-1 wykrył na powierzchni Księżyca pasma absorpcyjne wody. Szczegółowe analizy wykazały, że woda może być obecna na całej powierzchni Księżyca, jednak nie były to jeszcze jednoznaczne dowody na słuszność tego założenia. Dopiero kolejne badania ostatecznie potwierdziły, że cała powierzchnia naszego satelity pokryta jest cząsteczkami wody pod różnymi postaciami.
Chińscy badacze przyjrzeli się próbce księżycowego regolitu dostarczonej przez Chang-e5, aby dowiedzieć się jeszcze więcej o tym, jak możemy potencjalnie wykorzystać zasoby wody skrywane na powierzchni naszego jedynego satelity. Łącznie sonda dostarczyła na Ziemię jeden i siedem dziesiątych kilograma materiału badawczego pobranego z różnych głębokości, w tym nawet do jednego metra. Naukowcy wybrali ręcznie sto siedemnaście takich szklanych koralików i zbadali je przy pomocy techniki skaningowej mikroskopii elektronowej z emisją polową, mikroanalizatora z sondą elektronową i spektroskopii Ramana, polegającej na pomiarze promieniowania nieelastycznego rozpraszania fotonów. Trzydzieści dwa koraliki, które pasowały do profilu składem chemicznym i wyglądem zostały wybrane do dalszej analizy spektrometrem masowym jonów wtórnych.
Badacze sprawdzili szereg parametrów tych niecodziennych próbek i doszli do wniosku, że izotop wodoru tworzący cząsteczki wody ukryty w koralikach musi pochodzić bezpośrednio z wiatru słonecznego a nie na przykład z wewnątrz księżyca czy z komet uderzających w jego powierzchnię.
Jednoznacznie potwierdza to teorię o pochodzeniu wody na Księżycu, jednak to nie wszystko. Początkowo badacze zakładali dwa możliwe mechanizmy powstawania szklanych koralików wypełnionych wodą. Pierwszy scenariusz zakładał, że woda uwięziona w koralikach znajdowała się tam od czasu ich powstania i z czasem wyparowywała, jednak dokładne analizy pozwoliły na ostateczne odrzucenie tej hipotezy. Wysokie temperatury wywołane przez uderzenia skał w powierzchnię Księżyca doprowadziłyby do wyparowania wody, więc nie mogła ona zostać uwięziona w koralikach w momencie ich formowania. Według badaczy, najpierw doszło do powstania koralików w księżycowym regolicie, a dopiero później atomy tlenu i wodoru łączyły się i wnikały do wnętrza ich struktury.
Udało się także ustalić, że proces gromadzenia się wody w koralikach zajmuje jedynie od roku do piętnastu lat w temperaturze trzystu sześćdziesięciu Kelvinów. Co więcej, badania wykazały, że jeśli temperatura wzrośnie, woda jest w stanie wydostać się z takiego koralika do księżycowej atmosfery. Stąd właśnie wniosek, że zasoby kryjące się w niezliczonej ilości tych szklanych koralików mogą zostać wykorzystane do zapewnienia dostępu do wody dla przyszłych misji lunarnych. Średnie wahania temperatury na powierzchni Księżyca nie są na tyle duże, by woda mogła swobodnie uciekać z tych maleńkich koralików, dlatego naukowcy postulują, że może to być jeden z najbardziej zasobnych rezerwuarów wody naszego satelity poza lodem znajdującym się na biegunach i wodą ukrytą na dużych głębokościach, do której dostęp nie jest już taki łatwy.
Oprócz tych odkryć, wyniki analiz chińskich naukowców owocują w jeszcze jeden ciekawy wniosek. Uderzenia asteroid i komet wywołują potężne procesy egzogeniczne, które nieustannie kształtują na nowo morfologię powierzchni ciał nieposiadających otoczki gazowej, o czym świadczy powszechna obecność kraterów uderzeniowych na Księżycu, Merkurym i licznych asteroidach. Szkło krzemianowe, czyli właśnie nasze szklane koraliki, może więc powstawać na wszelkich takich ciałach i jest zdolne do zatrzymywania a także uwalniania znacznych ilości wody pochodzącej z wiatru słonecznego.
Co ciekawe, to pierwsze badanie, które wzięło pod lupę w szczególności szkło krzemianowe jako potencjalne źródło zasobów wody. Wcześniejsze analizy skupiały się na materiale skalnym i szkle powstałym w wyniku aktywności wulkanicznej na Księżycu. Być może dzięki wiedzy uzyskanej przez chińskich badaczy uda nam się w pełni wykorzystać potencjał drzemiący w księżycowych skałach.
