Dopady meteoroidů způsobily výtrysky vody z povrchu Měsíce

Astronomové z NASA a Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory (JHUAPL) in Laurel, Maryland, informovali, že proud meteoroidů, který narazil do povrchu Měsíce, způsobil, že vyvržená vsáknutá voda vytvořila řídkou měsíční atmosféru v důsledku krátkodobě existující vodní páry. Objev pomůže vědcům pochopit historii měsíční vody – potenciálního zdroje pro podporu dlouhodobých operací na Měsíci a pilotovaného výzkumu hlubokého vesmíru. Modely předpokládají, že impakty meteoroidů mohou uvolnit vodu z podpovrchových vrstev Měsíce v podobě vodní páry.

Teprve nyní vědci objevili desítky takovýchto případů v datech shromážděných sondou NASA s názvem Lunar Atmosphere and Dust Environment Explorer (LADEE). LADEE byla automatická sonda obíhající kolem Měsíce a shromažďující detailní informace o struktuře a složení řídké měsíční atmosféry. Mimo jiné určovala, jestli se nad lunárním povrchem vznáší prach.

„Vystopovali jsme většinu těchto událostí známých meteorických rojů, ale vskutku je překvapující, že jsme rovněž získali důkazy čtyř proudů meteoroidů, které dosud nebyly pozorovány,“ říká Mehdi Benna z NASA’s Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland a University of Maryland Baltimore County. Mehdi Benna je hlavním autorem studie publikované v časopise Nature Geosciences.

Nově identifikované proudy meteoroidů pozorovala sonda LADEE ve dnech 9. ledna, 2., 5. a 9. dubna 2014. Byly tak získány důkazy, že se na Měsíci nachází voda (H₂O), a také hydroxyl (OH), který je mnohem reaktivní v porovnání s vodou. Avšak stále pokračují diskuse o původu vody, která je široce distribuovaná, a také o tom, jaké její množství zde může být na Měsíci přítomno.

„Měsíc neobsahoval podstatné množství H₂O nebo OH ve své řídké atmosféře po většinu času,“ říká Richard Elphic, vědecký pracovník mise LADEE na NASA’s Ames Research Center in California’s Silicon Valley. „Avšak když Měsíc procházel některým z těchto pozorovaných proudů meteoroidů, bylo vyvrženo dostatečné množství vodní páry, které stačilo na to, abychom ji byli schopni detekovat. A pak, když jev skončil, přítomnost H₂O nebo OH pominula.“

Vědci zabývající se výzkumem Měsíce často používají termín „voda“, přičemž mají na mysli jak H₂O, tak i hydroxylovou skupinu OH. Vypočítali, jak velké množství H₂O a OH je přítomno na Měsíci a s jakým množstvím vody mohou budoucí mise k Měsíci počítat.

Sonda LADEE, která byla navržena a vyrobena v NASA’s Ames Research Center in California’s Silicon Valley, detekovala vodní páru prostřednictvím přístroje Neutral Mass Spectrometer, který vyrobila společnost Goddard Space Flight Center. Sonda obíhala kolem Měsíce od října 2013 do dubna 2014 a shromažďovala detailní informace o struktuře a složení měsíční atmosféry, nebo přesněji „exosféry“ – slabé plynné obálky kolem Měsíce.

K uvolnění vody musí meteoroidy proniknout do hloubky nejméně 8 cm pod povrch. Pod touto absolutně suchou svrchní vrstvou se nachází tenká přechodová vrstva, která je hydratovaná, kde molekuly vody pravděpodobně ulpěly, když pronikly částí horniny a kamenů nazvaných regolit.

Z měření vody v exosféře astronomové vypočítali, že hydratovaná vrstva obsahuje koncentrace vody v rozsahu 200 až 500 ppm (parts per million), tj. přibližně 0,02 až 0,05 % podle hmotnosti. Tato koncentrace je mnohem nižší než u nejvyprahlejší pozemské horniny. Výsledky jsou v souladu s dřívějšími výzkumy. Měsíční hornina je tak suchá, že bychom potřebovali více než jednu tunu regolitu, abychom získali 16 uncí, tj. 28 gramů vody.

Protože hornina na povrchu Měsíce je nakypřená v důsledku častých dopadů meteoroidů, částice o velikosti zhruba 5 mm mohou proniknout dostatečně hluboko a uvolnit tak obláčky vodní páry. S každým novým dopadem malá rázová vlna rozptýlí a vyvrhne vodu z okolní oblasti.

Když proud meteoroidů doslova prší na lunární povrch, uvolněná voda se stane součástí měsíční exosféry a rozptýlí se v ní. Přibližně dvě třetiny této vodní páry unikne do okolního kosmického prostoru, zatímco zbývající jedna třetina dopadne zpět na povrch Měsíce.

Tyto objevy mohou pomoci vysvětlit depozity ledu v ledových pastích ve stínu kráterů poblíž měsíčních pólů. Většina známé vody na Měsíci v ledových kapsách, kde jsou teploty tak nízké, že zde vodna a další těkavé látky v povrchových vrstvách zůstávají stabilní velmi dlouhou dobu, snad až několik miliard roků. Dopady meteoroidů mohou transportovat tuto vodu do okolí ledových pastí.

„Víme, že část vody musí pocházet z Měsíce, protože uvolněné množství vody je větší než množství vody v dopadajících meteoroidech,“ říká Dana Hurley, Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory, další z autorů článku.

Zdroj: https://www.nasa.gov/press-release/goddard/2019/ladee-lunar-water a https://www.astronomylovers.com/meteoroid-strikes-eject-precious-water-moon/

autor: František Martinek