Seismiske bølger kan avsløre mystiske forekomster av vannis.
Under kratere i de evig mørke områdene ved månens poler kan det finnes lag med vannis, men de forblir utenfor direkte observasjon av instrumenter i bane. Nå tror forskere at disse nedgravde isreservene kan identifiseres ved å «lytte» til endringer i vibrasjoner som beveger seg gjennom måneoverflaten.
Mengden vannis på månen, så vel som fordelingen av den, er fortsatt et stort spørsmålstegn. Foto: NASA
Geologer fra University of Maryland, Lawrence Berkeley National Laboratory og University of Hawaii har oppdaget at seismiske bølger – vibrasjoner som ligner på de som registreres i jordskjelv på jorden – har potensial til å avsløre plasseringen og fordelingen av is under månens overflate.
Forskningen, publisert i tidsskriftet Science Advances, kommer samtidig som NASA forbereder seg på å sende mennesker tilbake til månen gjennom Artemis-programmet. Byrået har som mål å sende bemannede romfartøy til måneregionen rundt Sydpolen i bemannede oppdrag, med forventede landinger i 2028.
Islagene som er bevart inne i polarkratere, gjemt dypt i skyggene, kan bli en av de viktigste ressursene på stedet for fremtidige oppdagelsesreisende.
Når måneisen er smeltet og renset, kan den gi mennesker drikkevann. Enda viktigere er det at vann gjennom elektrolyse kan separeres til oksygen for respirasjon og hydrogen for rakettdrivstoff. Dette ville redusere mengden forsyninger som langvarige oppdrag eller permanente baser på månen måtte transportere fra jorden betydelig.
«Det er viktig å identifisere eventuelle materialer på månen som astronauter kan bruke i løpet av tiden sin der», sa Nicholas Schmer, førsteamanuensis ved Institutt for geologiske, miljømessige og planetariske vitenskaper ved University of Maryland og medforfatter av studien.
Ifølge ham vil astronautene være begrenset av mengden ressurser de kan bringe fra jorden. Derfor vil alt som kan finnes og brukes umiddelbart på månen hjelpe mennesker med å «overleve på lokale ressurser», spesielt i langvarige oppdrag eller når man bygger permanente utposter.
Seismiske bølger kan undersøke dypere enn orbitale enheter.
For tiden er mengden vannis på månen, samt dens utbredelse, fortsatt et stort spørsmålstegn. Satellitter kan observere måneoverflaten fra bane, men deres muligheter er stort sett begrenset til relativt grunne jordlag. Samtidig kan noe av vannisen ligge mye dypere under overflaten, hvor seismiske målinger kan gi et klarere bilde.
Dette bildet av Hayn-krateret på månen ble tatt av NASAs Lunar Reconnaissance Orbiter-sonde. Vannis kan være skjult dypt inne i lignende kratere på månen. Foto: NASA
Den nye metoden er basert på den målbare forskjellen mellom tørr og frossen grunn. Når vann finnes i form av is, blir det omkringliggende materialet hardere, noe som fører til at seismiske vibrasjoner beveger seg omtrent 2–3 ganger raskere enn når de passerer gjennom tørr grunn.
Områder rike på is kan også reflektere seismisk energi i stedet for å la den fortsette å bevege seg gjennom bakken. Dette fenomenet ligner på lyd som gjenspeiler når den treffer en vegg.
Ifølge Schmer, hvis et seismometer ble plassert på riktig sted på månen, kunne det oppdage begge disse signalene samtidig.
«Vi kan bruke seismiske bølger ikke bare til å avgjøre om det finnes is, men også til å lage et relativt estimat av mengden is der», forklarte han.
Dette er et bemerkelsesverdig skritt fremover fordi forskere, i stedet for å stole utelukkende på bilder eller fjernmålingsdata fra bane, kan utnytte vibrasjonene som overføres fra undersiden av jordoverflaten til å «se» dypere inn i månen.
Tre testmetoder ga samme resultat.
For å teste hypotesen brukte forskerteamet tre komplementære metoder. Hovedforfatteren av studien er Harrison Lisabeth, en doktorgrad i geologi fra University of Maryland i 2016 og for tiden bergfysiker ved Lawrence Berkeley National Laboratory.
Lisabeth startet med en type vulkansk stein fra Arizona, som har egenskaper som ligner ganske mye på månestøv når den knuses.
Forskerne frøs materialet ned, og brukte deretter røntgenstråler for å observere hvordan is dannet seg og samlet seg i de mikroskopiske rommene mellom materialpartiklene. Eksperimentet hjalp forskerteamet med å bestemme strukturen som frossen månejord kan danne under overflaten.
I mellomtiden utviklet medforfatter Matthew Siegler fra University of Hawaii detaljerte temperaturmodeller for månens sydpolområde. Disse kartene bidro til å identifisere kratere som har holdt temperaturene lave nok i milliarder av år til å bevare vannis.
Ved University of Maryland utførte Schmer simuleringer av hvordan småskala «månejordskjelv» beveger seg gjennom nedgravde lag med vannis.
Resultater fra alle tre forskningsmetodene – laboratorieeksperimenter, temperaturmodellering og datasimuleringer – peker på ett gjennomgående poeng: tilstedeværelsen av is produserer klare og målbare endringer i seismiske signaler.
Dette styrker potensialet for å bruke seismologi som et verktøy for å søke etter vannisforekomster dypt under månens overflate betydelig.
Fremtidige måneferder kan snart tilby den første muligheten til å verifisere den seismiske aktiviteten som forskerteamet har forutsagt.
(Ifølge SciTechDaily, Space)
Kilde: https://vietnamnet.vn/tim-ra-cach-phat-hien-cac-mo-nuoc-khong-lo-an-sau-duoi-mat-trang-2544372.html