Če bi vas vprašal katera je najbolj sušna pokrajina, ki se je domislite, bi verjetno začeli naštevati puščave, kot so Gobi, Atacama in Sahara. Toda, bi mi verjeli, če vam povem, da obstaja puščava, ki je od vseh naštetih mnogo večja ter sto krat bolj suha, po njej pa se je do sedaj sprehajala le peščica pogumnih Zemljanov? Govorim o našem edinem naravnem satelitu, Luni. Šele pred nekaj leti so znanstveniki dokončno dokazali, da se tudi na tem majhnem, suhem svetu nahaja voda. Seveda na Luni ne najdemo niti ene luže, kaj šele jezer, rek in morij. Nedavno odkritje je pokazalo, da na Mesecu obstajajo ogromne količine vode, le da se ta skriva v notranjosti mikroskopskih delcev. Morda bodo nekoč bodoči prebivalci Lune to vodo pridobivali in jo uporabljali za to, da si pogasijo žejo, se oprhajo in da zalijejo svoje vrtove.
Od kod torej voda na Luni? Kje se se skriva in zakaj ni že davno izparela v vesolje?
Polna Luna. Vir: Wikipedia.
Zgodovina odkrivanja vode na Luni
Ugibanja o tem, ali na Luni obstaja voda, segajo vsaj v leto 1645, ko je nizozemski astronom Michael van Langren objavil prvi znani zemljevid našega satelita. Velike temne lise, ki prekrivajo precejšnji del Luninega površja je van Langren poimenoval »maria«, kar je latinska beseda za morja. Podobne zemljevide so kmalu zatem objavili še Johannes Hevelius (1647), Giovanni Riccioli in Francesco Grimaldi (1651). Danes vemo, da so te temne lise dejansko ravnine prekrite z bazaltnimi kamninami, ki so jih ustvarili starodavni ognjeniki na Luni. Kljub temu se je poimenovanje »morja« obdržalo vse do danes.
Moderna ugibanja o vodi na Mesecu so se pričela v 19. stoletju, ko je ameriški astronom William Pickering izvedel meritve, s katerimi je dokončno pokazal, da Mesec nima ozračja. Na tej osnovi so se takratni znanstveniki strinjali, da brez zraka na Luni tudi tekoče vode na njej ne more biti.
Ideje o obstoju vode na Luni je leta 1961 oživila skupina teoretskih fizikov pod vodstvom Kennetha Watsona, ki je predlagala, da bi ta se spojina lahko nahajala v obliki ledu in sicer v tleh kraterjev, katerih dna Sonce nikoli ne obsije. Ta območja so Watson in sodelavci poimenovali »območja večne sence«.
Med leti 1969 in 1972 so misije Apollo na Zemljo pripeljale vzorce kamnin iz območij, ki so sicer pogosto izpostavljena Sončevi svetlobi. Analize teh vzorcev niso pokazale prisotnosti vode v njih. So pa sovjetski znanstveniki leta 1978 objavila dva znanstvena članka, v katerih so trdili, da so zaznali prisotnost vode v kamninah, ki jih je leta 1972 nabrala sovjetska sonda Luna 24. Voda naj bi skupno predstavljala 0,1 % mase teh kamnin.
Prvi zemljevid Lune iz leta 1645, ki ga je naredil Michael van Langren.
Nadaljne indice, ne pa tudi potrditve prisotnosti vode na Luni, je priskrbela vrsta misij, kot so na primer Clementine leta 1994, v 21. stoletju pa Lunar Prospector, japonska Kaguya, kitajski Chang’e 1, indijski Chandrayaan-1 ter ameriška Lunar Reconnaissance Orbiter in Lunar Crater Observation and Sensing Satellite. Te misije so pokazale na prisotnost večjih količin vodika ter bodisi vodnih molekul, bodisi spojin s hidroksilno skupino (-OH) na našem satelitu.
Dokončne dokaze za obstoj vode na Mesecu je šele leta 2020 priskrbela ameriško-nemška misija SOFIA. Šlo je za teleskop s premerom 2,5 metra, ki je bil nameščen na letalu Boeing 747SP in je vesolje opazoval v infrardečem delu spektra. Znanstveniki so oktobra tistega leta potrdili, da prisotnost vode na površju našega satelita ni omejena na območja večne sence, temveč da to molekulo najdemo povsod na Luninem površju.
Odkritje kitajske misije
Nedavno je za evforijo med znanstveno srenjo poskrbela kitajska misija Chang’e 5, ki se je na pot proti Luni odpravila 23. novembra 2020 in je na njej pristala 1. decembra istega leta. Chang’e 5 je več dni nabirala vzorce kamnin in jih 16. decembra dostavila na Zemljo. Sonda se je vrnila s približno 1,7 kg vzorcev, ki so jih kitajski znanstveniki postavili pod mikroskop. In to, kar so ugotovili je postavilo na glavo vse kar smo o vodi na Luni vedeli do sedaj.
Februarja letos je skupina znanstvenikov pod vodstvom Dr. Huicun He v reviji Nature Geoscience objavila znanstveni članek, v katerem so obelodanili, da se voda v dostavljenih vzorcih kamnin nahaja v notranjosti majhnih steklenih delcev imenovanih mikrotektiti (iz grških besed mikros, majhen ter tektos, staljen).
Povejmo najprej zgodbo o mikrotektitih v Luninem regolitu. Ti nastanejo med padci meteoritov. Ko slednji trčijo s površjem Lune, se določena količina vrhnje snovi ogreje do zelo visokih temperatur, zaradi česar se se stali. Taljenje povzroči, da se silikatni delci, ki se nahajajo v tej snovi, sprimejo in tvorijo že omenjene mikrotektite, ki merijo od 50 mikrometrov pa do 1 milimetra. Ker se ta proces na Luni odvija že vsaj dve milijardi let, je količina mikrotektitov na njej ogromna.
Chang’e 5. Vir: Wikipedia.
Po drugi strani s Sonca v medplanetarni prostor nenehoma odteka ionizirani plin, ki mu pravimo Sončev veter. Ta povečini sestoji iz protonov in elektronov. Sončev veter potuje po Osončju s tipičnimi hitrostmi med 300 in 800 kilometri na sekundo. Ko protoni, ki so dejansko jedra vodikovih atomov, trčijo z Luninim površjem, zadenejo seveda tudi mikrotektite, ki med drugim vsebujejo kisikove atome. Vodik reagira s kisikom in dobimo molekule vode. Slednje zaradi procesa difuzije najprej prodrejo v notranjost mikrotektitov, kjer lahko ostanejo tudi po več let. Pozneje, spet zaradi difuzije, molekule vode prodrejo na površje mikrotektitov in izparijo v vesolje. Tako ti delci na Luni tvorijo ogromen rezervoar vode, katere skupna količina je ocenjena na kar 200 milijard ton.
Meteoriti ter Sončev veter tako omogočajo vodni cikel na Luni, ki traja en dan. Seveda je en Lunin dan dolg približno 27 Zemljinih dni oziroma štiri tedne. Del Luninega površja, ki je izpostavljen dolgi, dvotedenski noči, se močno ohladi. V tem času molekule vode prodrejo iz notranjosti mikrotektitov na njihovo površino, zaradi česar zgodaj zjutraj Lunino površje vsebuje ogromno teh molekul. Okoli poldneva se Lunino se površje ogreje na najvišjo temperaturo, vodne molekule pa izparijo v vesolje. Popoldne se temperatura površja že nekoliko zniža. Vodne molekule, ki nastanejo med trki Sončevi protonov s kisikom iz mikrotektitov med hladnejšimi deli dneva, prodrejo v notranjost teh steklenih delcev. Večeru sledi hitra ohladitev in ko pade noč, se cela zgodba ponovi.
S tem pomembnim odkritjem kitajskih znanstvenikov smo tako smo dobili še eno lekcijo na temo, kako so nekatera nebesna telesa dobila vodo.
Nadaljna čtiva za najbolj radovedne
- Earth’s Moon, NASA, https://moon.nasa.gov/inside-and-out/water-on-the-moon/
- Watson, K., B. C. Murray, and H. Brown (1961), The Behavior of Volatiles on the Lunar Surface, J. Geophys. Res., 66(9), 3033–3045.
- Lunar Water, Wikipedia, https://en.wikipedia.org/wiki/Lunar_water
- Akhmanova, M; Dement’ev, B; Markov, M (February 1978). “Water in the regolith of Mare Crisium (Luna-24)?”. Geokhimiya (in Russian) (285).
- Akhmanova, M; Dement’ev, B; Markov, M (1978). “Possible Water in Luna 24 Regolith from the Sea of Crises”. Geochemistry International. 15 (166).
- NASA’s SOFIA Discovers Water on Sunlit Surface of Moon, NASA, https://www.nasa.gov/press-release/nasa-s-sofia-discovers-water-on-sunlit-surface-of-moon.
- Honniball, C.I.; et al. “Molecular water detected on the sunlit Moon by SOFIA”. Nature Astronomy. 5 (2): 121–127. Bibcode:2021NatAs…5..121H. doi:10.1038/s41550-020-01222-x. S2CID 228954129.
- Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy, Wikipedia, Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy
- Moon’s Glass Beads Hold Billions of Tons of Water, HowStuffWorks, https://science.howstuffworks.com/moon-glass-beads-water.htm
- Tektites, Jackson School Museum of Earth History, https://www.jsg.utexas.edu/npl/outreach/tektites/
- He, H., Ji, J., Zhang, Y. et al. A solar wind-derived water reservoir on the Moon hosted by impact glass beads. Nat. Geosci. 16, 294–300 (2023). https://doi.org/10.1038/s41561-023-01159-6
- Moon&Mars, NASA, https://www.nasa.gov/topics/moonmars/features/sunshine4.html
soncniblog.com 