آب موجود در ماه شاید برای همه ماموریت‌های آینده کافی نباشد

یکی از سیاره‌شناسان دانشگاه هاوایی به همراه گروهی به بررسی فرآیندهای تشکیل آب در ماه پرداخته‌اند و اذعان دارند که ممکن است مقادیر یخ‌آب موجود در ماه برای استعمار این قمر زمین توسط چندین کشور کافی نباشد.

کد خبر: ۶۵۸۷۳۶

تاریخ: ۰۶ مهر ۱۴۰۲ - ۱۲:۱۲

به گزارش ایران اکونومیست و به نقل از آی‌ای، شوای لی(Shuai Li)، سیاره‌شناس دانشگاه هاوایی و همکارانش شواهد قطعی از وجود ذخایر یخ‌آب در ماه در سال ۲۰۱۸ کشف کردند و اکنون لی در مصاحبه‌ای توضیح داده است که اگر آژانس‌های فضایی بخواهند از منابع عظیم آب در ماه بهره ببرند، باید بر تعدادی موانع بزرگ غلبه کنند.

لی و گروهش به تازگی مطالعه جدیدی منتشر کرده‌اند که جزئیات چگونگی شکل‌گیری یخ‌آب در دهانه‌های سایه‌دار قطب جنوب ماه را شرح می‌دهد. او می‌گوید: ما ممکن است در آستانه تبدیل شدن به یک گونه بین سیاره‌ای باشیم.

لی احتمالا نقشی محوری در آینده اکتشافات فضایی انسان داشته باشد. در سال ۲۰۱۸، او گروهی از دانشمندان را رهبری کرد تا شواهدی قطعی از وجود یخ‌آب در قطب‌های ماه پیدا کنند. این کشف منجر به تمرکز تلاش‌ها برای ارسال فضاپیما به قطب جنوب ماه، با هدف جمع‌آوری یخ برای مستعمرات آینده شد.

ناسا که قصد دارد با برنامه آرتمیس(Artemis) حضور دائمی در ماه داشته باشد، سکونت در ماه را به عنوان پله‌ای برای اکتشاف در مریخ و فراتر از آن می‌بیند.

آخرین مقاله لی که در مجله‌ Nature Astronomy منتشر شده است، جزئیات تحقیقات تیم او در مورد تعاملات بین ماه و دُم مغناطیسی زمین را شرح می‌دهد. لی در مصاحبه‌ای گفته است که آنها دریافتند که روابط ناشناخته زیادی بین زمین و ماه وجود دارد که در انتظار کشف آن هستند.

تشکیل آب در ماه

تا آنجا که می‌دانیم، سه فرآیند اصلی برای تشکیل آب در ماه وجود دارد که ذخایری را ایجاد کرده که امروزه در سطح ماه وجود دارد.

یک مورد از این سه فرآیند، گاز زدایی داخلی ماه نام دارد که میلیاردها سال پیش زمانی رخ داد که آب داخلی در اثر فعالیت‌های باستانی آتشفشانی ماه گاز زدایی شد. لی توضیح می‌دهد: این فرآیند در حدود یک میلیارد سال پیش زمانی که فعالیت‌های آتشفشانی در سطح ماه به طور قابل توجهی کاهش یافت، متوقف شد.

فرآیند دیگری به نام برخورد با برخورد دنباله‌دارهای غنی از آب به ماه رخ داد که در طی هزاران سال به سطح ماه برخورد می‌کردند و آب روی سطح آن به جا می‌گذاشتند. فرآیند سوم، به نام کاشت باد خورشیدی، زمانی اتفاق می‌افتد که پروتون‌های باد خورشیدی در سنگ‌لیت قمری یا خاک کاشته می‌شوند.

تمرکز مطالعات اخیر لی در مورد آب روی ماه بر روی آن بوده است. تصور می‌شود که این فرآیند آب را با سرعت نسبتا سریعی ایجاد می‌کند، و این فرآیندی است که هنوز هم در حال وقوع است.

لی توضیح می‌دهد: H+ که از باد خورشیدی نشات می‌گیرد بسیار پرانرژی است و می‌توان آن را در لبه‌های سنگی ماه برای پیوند با اکسیژن موجود در سیلیکات‌ها برای تشکیل OH یا H۲O، که به آن کاشت باد خورشیدی می‌گویند، کاشت.

وی ادامه داد: تصور می‌شود تشکیل آب با کاشت باد خورشیدی فرآیندی سریع است که در آزمایش‌ها نشان داده شده است. هنگامی که H+ روی سیلیکات‌ها تابیده می‌شود می‌تواند فورا آب تشکیل دهد.

لی توضیح داد که اهمیت تشکیل آب در ماه فراتر از تایید وجود آبی است که می‌تواند برای زیستگاه‌های آینده استفاده شود. او توضیح داد: آب یکی از معدود اجزای تشکیل دهنده سطح ماه است که ممکن است فرآیندهای شکل‌گیری و تکامل ماه را ثبت کرده باشد.

هموار کردن راه برای زیستگاه‌های آینده در ماه

نمونه‌های جمع‌آوری‌شده توسط فضانوردان ناسا در طول فرود آپولو در ماه، دانشمندان را به این باور رساند که سطح ماه کاملا خالی از آب است. با این حال، در سال ۱۹۹۴، فضاپیمای قمری کلمنتاین(Clementine) ناسا تصاویری ثبت کرد که نشان می‌داد یخ آب ممکن است در دهانه‌های قطب جنوب ماه وجود داشته باشد.

با این حال، تا سال ۲۰۱۸ وجود آب در سطح ماه تایید نشده بود. لی و گروهی از دانشمندان از داده‌های نقشه‌بردار کانی‌شناسی ماه ناسا(M۳) در فضاپیمای چاندرایان-۱ سازمان تحقیقات فضایی هند(ISRO) برای شناسایی سه نشانه خاص استفاده کردند که به طور قطعی وجود یخ آب در سطح ماه را ثابت می‌کرد.

این کشف منجر به بسیج شدن و آماده‌سازی ماموریت‌های قدرت‌های فضایی پیشرو جهان به سمت قطب جنوبی ماه شد که دارای ذخایر یخی بزرگ‌تر و متمرکزتری است، که بیشتر آنها در دهانه‌های سایه‌دار ماه یافت می‌شوند که به عنوان مناطق سایه‌دار دائمی(PSR) نیز شناخته می‌شوند.

در ماه اوت، هند اولین کشوری بود که فرود نرمی را با موفقیت در قطب جنوب ماه انجام داد. ماموریت چاندرایان-۳(Chandrayaan-۳) برای جستجوی ذخایر عظیم یخ آب در سطح ماه طراحی شده بود که روزی می‌توان از آن برای حفظ زیستگاه‌های انسانی در ماه استفاده کرد.

توزیع یخ در قطب جنوب ماه (چپ) و قطب شمال ماه (راست)

ناسا با ماموریت آرتمیس ۳(Artemis III) خود که در حال حاضر برای سال ۲۰۲۵ یا ۲۰۲۶ برنامه‌ریزی شده است، قصد دارد برای اولین بار فضانوردانی را به قطب جنوب ماه بفرستد تا در نهایت زیستگاه‌هایی را بسازد که از منابع آن منطقه استفاده می‌کنند. روسیه و چین هر دو نیز برنامه‌هایی برای بهره‌برداری از این منابع یخ آب و ایجاد مستعمرات خود دارند.

اگرچه تحقیقات لی وجود یخ آب در ماه را تایید کرد، اما او مطمئن نیست که به اندازه کافی آب در ماه وجود داشته باشد. لی می‌گوید: تخمین زده می‌شود که مناطق دائما در سایه ماه حدود ۱۰۰ میلیون تُن یخ‌آب و حدود ۱۰۰ میلیون تن دیگر از ترکیبات مرتبط با هیدروکسیل را در سطح تحت نور خورشید داشته‌ باشند.

او ادامه داد: محیط بسیار سرد در مناطق دائما در سایه می‌تواند چالش اصلی برای استخراج یخ آب باشد و این در حالی است که محتوای بسیار کم آب در مناطق تحت نور خورشید می‌تواند چالش اصلی استخراج آب در سطح تحت نور خورشید که در آن انرژی خورشیدی در دسترس است باشد.

اگر استعمار ماه توسط چندین کشور به بیش از ۱۰۰ میلیون تُن آب نیاز داشته باشد، ماه ممکن است نتواند چنین تقاضای عظیمی را تامین کند.

پیوندهای مرموز زمین و ماه

در حالی که ناسا و سایر آژانس‌ها و دانشمندان به بررسی تدارکات زیستگاه‌های آینده ماه ادامه می‌دهند، لی و تیمش توجه خود را بر روی کاشت باد خورشیدی متمرکز کرده‌اند که لی آن را «یکی از فرآیندهای اصلی تشکیل آب در ماه» توصیف می‌کند.

آخرین مقاله آنها که در روز ۱۴ سپتامبر منتشر شد، می‌تواند منشا یخ آب در دهانه‌های سایه‌دار ماه را توضیح دهد.

شکل مغناطیس‌سپهر زمین توسط باد خورشیدی تغییر می‌کند و دُمی طولانی به آن می‌دهد که به دُم مغناطیسی معروف است. گروه لی تغییرات هوازدگی سطحی را با عبور ماه از دُم مغناطیسی زمین که به طور دوره‌ای از ماه در برابر باد خورشیدی محافظت می‌کند، بررسی کردند.

لی و گروهش کشف کردند که الکترون‌های پرانرژی در صفحه پلاسمای زمین توسط دُم مغناطیسی زمین به ماه منتقل می‌شوند. اینها به فرآیندهای هوازدگی در سطح ماه کمک می‌کنند و ممکن است منجر به تشکیل آب شده باشند.

لی توضیح داد: این یافته جدید نشان می‌دهد که تابش‌ الکترون‌های پر انرژی اثرات مشابه تابش پروتون‌های باد خورشیدی را به همراه دارد. برای ماه، این ممکن است به توضیح یخ‌آب سطحی مشاهده شده در دهانه‌های دائما در سایه کمک کند که نور خورشید به طور مستقیم نمی‌تواند به آنها برسد، در حالی که الکترون‌های با انرژی بالا در ورقه پلاسما می‌تواند. لی ادامه داد: همه اینها همچنین به ما می‌گوید که احتمالا روابط ناشناخته بیشتری بین زمین و ماه وجود دارد.

علاوه بر این، یافته‌ها فقط در مورد منظومه شمسی ما صدق نمی‌کند. لی گفت، این یافته‌ها همچنین برای کل جهان به کار می‌روند، جایی که آب می‌تواند توسط الکترون‌های پرانرژی در ارتباط با هیدروژن و مواد حامل اکسیژن تشکیل شود.

این یافته‌ها نشان می‌دهد که یخ‌آب ممکن است در سراسر جهان فراوان‌تر از آنچه قبلا تصور می‌شد وجود داشته باشد. تحقیقات لی و گروهش آژانس‌های فضایی جهان را به حرکت به سمت زیستگاه‌های ماه آینده و مستعمرات مریخ تشویق کرده است. اکنون، گروهی از دانشمندان به فضایی فراتر از منظومه شمسی ما نگاه می‌کنند.

لی می‌گوید که در آینده با ناسا بر روی برنامه آرتمیس برای کمک به «درک فرآیندهای سطحی مرتبط با آب و استفاده از منابع در محل از آب سطحی ماه و یخ آب» همکاری خواهد کرد.