Hajsza a holdi víz után
(Rovat: A Holdnál - 2009.09.24 09:35.)

Van-e víz – persze nem folyékony – a Föld jó öreg, korábban csontszáraznak hitt kísérőjén? A Science magazin holnapi számában megjelenő cikkek szerint igen!

Ez az a kérdés, ami hosszú évek óta izgatja a kutatókat, s ami miatt nem is egy űreszközt küldtek mostanában a Holdhoz. Épp az új űrszondák révén lehet, hogy a kérdésre belátható időn belül megnyugtató (?) választ is kaphatunk. Ha találnak is jégre utaló jeleket, az még feltehetően jó időbe belekerül, mire a tudományos közvélemény is egyértelműnek fogadja el a bizonyítékokat. Az is meglehet, hogy a távérzékelt adatokat majd helyszíni mintavétellel kell megerősíteni (vagy megcáfolni).

A napfénytől mentes holdi kráterekben levő víz létezésének elméletét az 1960-as évek elején állították fel amerikai kutatók. Később felmerült, hogy a Naprendszer vízjégben gazdag kis égitestjei (például üstökösök) a Holdba csapódva sok vizet hordhattak össze az évmilliárdok során. Ha találnak is a felszín alatti jégre utaló „biztos” nyomokat, a nyersanyag kitermelése nem lesz egyszerű. További leszálló űrszondák, holdjárók sorát kell majd odaküldeni, hogy próbafúrásokat végezzenek, a helyszínen állapítsák meg a jég eloszlását és mennyiségét. Mindez technológiai szempontból sem ígérkezik könnyűnek! Eközben arra is érdemes gondolni, hogy a jeget ne csak nyersanyagnak tekintsék. Holdi „nemzeti parkok” kijelölésére is szükség lehet, hogy a Naprendszer korai időszakairól tanúskodó anyagot megőrizzék a tudományos kutatás számára.

Hogyan maradhat meg a vízjég a sötét kráterek mélyén? Ha a hőmérséklet -200°C-nál alacsonyabb, akkor a jég szublimációja nagyon lassú, különösen ha egy porréteg borítja, amely megvédi a becsapódó meteoritoktól és a kozmikus sugárzás részecskéitől. A hőmérséklet mindenesetre valóban igen alacsony is lehet: a NASA nemrég jelentette be, hogy a Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) szonda friss adatai szerint helyenként -238°C is előfordul a Hold sarkvidékén.

A legutóbbi fejlemények közül említésre érdemes még, hogy az LRO neutrondetektora (Lunar Exploration Neutron Detector, LEND) egyes déli sarkvidéki kráterek környékén gyengébb sugárzási értékeket mért. Ezt a jelenséget azzal magyarázzák, hogy a kozmikus sugárzásból származó nagyenergiájú neutronok a hidrogén atommagokkal kölcsönhatva lelassulnak. Ha pedig sok hidrogén van ott, akkor az akár vízmolekulákban megkötve is lehet. Egyelőre egy probléma adódik a magyarázattal: nem csak az állandóan árnyékban levő kráterbelsőkben tapasztalták a jelenséget...

Ugyancsak az LRO, annak lézeres magasságmérő műszere készítette el a Hold déli pólusvidékének alább bemutatott terepmodelljét.

(Kép: NASA / GSFC)

A lézeres magasságmérő (Lunar Orbiter Laser Altimeter, LOLA) adataiból készült képen a sötétkéktől a pirosig terjedő színskálán ábrázolták a magasságokat, a Hold déli pólusának környékén. Egyes kráterek nevét is feltüntették. Közülük a bal oldalon látható Cabeus A lesz az október 9-én a Holdba csapódó LCROSS (Lunar Crater Observation and Sensing Satellite) szonda, pontosabban egy üres rakétafokozat célpontja. Azért esett a választás a Cabeus A-kráter belsejére, mert ott a terep viszonylag sima, a kirepülő törmelékfelhő pedig jól megfigyelhető lesz mind a Hold körüli pályáról, mind a földi obszervatóriumokból.

A jelentős holdi vízkészleteknek a léte vagy nemléte végső soron meghatározhatja az emberes űrrepülés jövőjét is. Ha úgy tűnik, hogy számottevő, és esetleg kitermelhető víz rejtőzik a felszín alatt, az újabb érvet adhat a Holdra való visszatérést, a holdbázisok építését szorgalmazók számára. Ha pedig a figyelem a Hold felé fordul, a korlátozott pénzügyi erőforrások miatt is valószínűleg a még távolabbi jövőbe tolódik majd a sokak által hőn áhított marsutazás időpontja...

Ez volt tehát, amit eddig tudtunk vagy reméltünk a Hold vizéről. A legújabb, három különböző űreszköz mérésein alapuló eredményeket a Science magazin szeptember 25-én megjelenő számában publikálják. A szóban forgó űreszközök: a nemrég elhallgatott indiai Csándráján-1 (Chandrayaan-1) holdszonda, valamint a NASA Cassini és Deep Impact szondái. Az eredmények igazi különlegessége pedig, hogy a víz (vagy az egy oxigén és egy hidrogén atomból álló hidroxil gyök) nem csak az árnyékos kráterbelsőkben van, mint ahogy eddig hitték, hanem gyakorlatilag mindenhol!

A Csándráján-1 fedélzetén repült az amerikai M3 (Moon Mineralogy Mapper) műszer, amely a Hold felszínéről visszavert fény színképének elemzésével jutott arra a következtetésre, hogy víznek vagy hidroxilnak kell ott lennie. Az M3 csak a holdi regolit felső néhány milliméteres rétegét tudta vizsgálni, a jelek forrásának tehát onnan kell származni. A mérések szerint a pólusvidékeknél erősebbek a spektrális jelek.

A Cassini, amely útban a Szaturnusz felé, még 1999-ben repült el a Hold mellett, hasonló eredményekkel szolgált. Ezeket ugyancsak most publikálják. A szerzők feltételezése szerint a víz vagy hidroxil a felszínt alkotó ásványokban lehet megkötve.

A Deep Impact szonda meghosszabbított küldetése (EPOXI) alatt, az M3 kutatócsoportjának kérésére, több megközelítés alkalmával ugyancsak vizsgálta a Holdat, méghozzá infravörös tartományban. Azok a mérések is megerősítették a víz vagy a hidroxil előfordulását. A Deep Impact 10°-os északi szélesség fölött mindenhol látni vélte a vízre utaló jeleket, a pólusvidéken szintén erősebben. A többszöri megközelítés alkalmat adott arra, hogy napszakos változásokat is kimutassanak. Ezek szerint a legnagyobb napsütésben voltak a leggyengébbek a jelek, a helyi reggeleken pedig a legerősebbek.

Az új eredmények a holdi vízről alkotott elképzelések azonnali felülvizsgálatát igénylik majd. A jelek szerint a Hold nem csak hogy az egész felületén „vizes”, de ez az állapot a Nap besugárzásától függően dinamikusan változik is. Nem csak külső eredetű (üstökösökből származó) vízről lehet szó, hanem a Holdon magán keletkező anyagról is. Az elképzelések szerint ebben a folyamatban szerepet játszhat a részben protonokból (vagyis pozitív töltésű hidrogén atommagokból) álló napszél, amely kölcsönhat a holdi ásványokkal. A regolit 45%-ban – más elemekkel kémiai kötést alkotó – oxigént tartalmaz. A nagy energiával, folyamatosan érkező protonok felbonthatják az oxigén kötéseit, és kapcsolódhatnak a felszabadult oxigén atomokhoz.

(Kép: University of Maryland / F. Merlin / McREL)

Nem nehéz megjósolni, hogy sokat fogunk még hallani a holdi vízről. A legfrissebb felfedezésekből annyi biztosnak látszik, hogy nem „bányászható” mennyiségben előforduló vízről van szó. A kutatás tehát nem áll meg...