منذ انتهاء برنامج أبولو في أوائل السبعينيات ، حلم الناس في جميع أنحاء العالم باليوم الذي قد نعود فيه إلى القمر ونبقى هناك. ومع ذلك ، في السنوات الأخيرة ، بدأت تلك المقترحات الفعلية لتسوية القمر في التبلور. نتيجة لذلك ، تم تركيز قدر كبير من الاهتمام والبحث على ما إذا كان القمر يحتوي على مصادر محلية للمياه أم لا.
شكرا لبعثات مثل شاندرايان -1 و ال مركبة استطلاع القمر (LRO) ، يعرف العلماء أن هناك كميات هائلة من الجليد السطحي على القمر. ومع ذلك ، وفقا ل دراسة جديدة ، وجد باحثون من جامعة براون دليلاً على انتشار المياه داخل الرواسب البركانية على سطح القمر. يمكن أن تشير هذه النتائج إلى أن هناك أيضًا مصادر هائلة للمياه داخل باطن القمر.
لدراستهم - بعنوان ' الكشف عن بعد عن المياه الأصلية المنتشرة في رواسب البيروكلاستيك القمرية - قام الباحثان من جامعة براون رالف إي ميليكين وشواي لي بدمج بيانات الأقمار الصناعية مع ملامح حرارية جديدة للبحث عن علامات المياه بعيدًا عن المناطق القطبية. وبذلك ، تناولوا نظرية طويلة الأمد حول احتمالية وجود الماء في باطن القمر ، بالإضافة إلى النظرية السائدة لكيفية تشكل القمر.
فوهة البركان القمرية كما صورها مخطط مون مينيرالوجي ناسا. الائتمان: SRO / NASA / JPL-Caltech / USGS / Brown Univ.
كما لوحظ ، فقد عرف العلماء منذ سنوات أن هناك كميات كبيرة من المياه المتجمدة في المناطق القطبية للقمر. في الوقت نفسه ، رأى العلماء أن باطن القمر لا بد وأن يكون قد استنفد الماء والمركبات المتطايرة الأخرى منذ بلايين السنين. استند هذا إلى الفرضية المقبولة على نطاق واسع بأن القمر تشكل بعد جسم بحجم المريخ (يُسمى ثيا ) مع الأرض وألقى بكمية كبيرة من الحطام.
في الأساس ، اعتقد العلماء أنه من غير المحتمل أن يكون أي هيدروجين - ضروري لتكوين الماء - قد نجا من حرارة هذا التأثير. ومع ذلك ، اعتبارًا من عقد من الزمان ، بدأت اكتشافات علمية جديدة في الظهور تلقي بظلال من الشك على هذا. الأول كان دراسة عام 2008 ، حيث اكتشف فريق من الأبحاث (بقيادة ألبرتو سال من جامعة براون) كميات ضئيلة من المياه في عينات من الزجاج البركاني تم شراؤها مرة أخرى بواسطة أبولو 15 و أبولو 17 البعثات.
تبع ذلك أ دراسة 2011 (أيضًا من جامعة براون) التي أشارت إلى أن الهياكل البلورية داخل تلك الخرزات تحتوي على قدر من الماء مثل بعض الرواسب المعدنية البازلتية هنا على الأرض. كانت هذه النتائج مهمة بشكل خاص ، من حيث أنها اقترحت أن أجزاء من وشاح القمر يمكن أن تحتوي على نفس القدر من الماء مثل الأرض. على الرغم من ذلك ، كان السؤال هو ما إذا كانت هذه النتائج تمثل القاعدة أم شذوذًا.
مثل Milliken ، أستاذ مشارك في جامعة براون قسم علوم الأرض والبيئة والكواكب (DEEPS) والمؤلف المشارك على الورقة ، تلخيصها في الآونة الأخيرة بيان صحفي براون :
'السؤال الرئيسي هو ما إذا كانت عينات أبولو تمثل الظروف السائبة للجزء الداخلي للقمر أو تمثل بدلاً من ذلك مناطق غنية بالمياه غير عادية أو ربما شاذة داخل عباءة' جافة '. من خلال النظر إلى البيانات المدارية ، يمكننا فحص رواسب الحمم البركانية الكبيرة على القمر والتي لم يتم أخذ عينات منها من قبل بعثات أبولو أو لونا. تشير حقيقة أن جميعهم تقريبًا تعرض بصمات الماء إلى أن عينات أبولو ليست شاذة ، لذلك قد يكون الجزء الداخلي من القمر رطبًا '.
مركب ملون خاطئ لتوزيع الماء وجزيئات الهيدروكسيل على سطح القمر. الائتمان: ISRO / NASA / JPL-Caltech / Brown Univ / USGS
لحل هذه المشكلة ، استشار ميليكن ولي البيانات المدارية لفحص الرواسب البركانية القمرية بحثًا عن علامات المياه. في الأساس ، تستخدم المدارات مقاييس الطيف لترتد الضوء عن أسطح الكواكب والأجسام الفلكية لمعرفة الأطوال الموجية للضوء التي يتم امتصاصها وأيها تنعكس. وبالتالي فإن هذه البيانات قادرة على تحديد المركبات والمعادن الموجودة بناءً على خطوط الامتصاص المكتشفة.
ومع ذلك ، كان استخدام هذه التقنية للبحث عن علامات المياه في الرواسب البركانية القمرية (المعروفة أيضًا باسم رواسب الحمم البركانية) مهمة صعبة إلى حد ما. خلال النهار ، ترتفع درجة حرارة سطح القمر ، خاصة في خطوط العرض حيث توجد الرواسب البركانية. مثل Milliken شرح ، لذلك سوف يلتقط علماء الطيف الطاقة الحرارية بالإضافة إلى التوقيعات الكيميائية التي يمكن أن تتخلص من القراءات:
يحدث هذا الإشعاع المنبعث حراريًا بنفس الأطوال الموجية التي نحتاجها للبحث عن الماء. لذلك من أجل أن نقول بأي ثقة أن الماء موجود ، نحتاج أولاً إلى حساب وإزالة المكون المنبعث حرارياً '.
لتصحيح ذلك ، أنشأ ميليكين ولي ملفًا تفصيليًا لدرجة حرارة مناطق القمر التي كانوا يفحصونها. ثم قاموا بفحص البيانات السطحية التي تم جمعها بواسطة مون مينيرولوجي مابير ، المصور الطيفي الذي كان جزءًا من مهمة Chandrayaan-1 الهندية. ثم قارنوا بيانات السطح المصححة حرارياً بالقياسات التي أجريت على العينات التي تم إرجاعها من بعثات أبولو.
تشير المناطق الملونة إلى محتوى مائي مرتفع مقارنة بالتضاريس المحيطة. يشير اللون الأصفر والأحمر إلى أغنى محتوى مائي. الائتمان: مختبر ميليكين / جامعة براون
ما وجدوه هو أن مناطق سطح القمر التي تم تعيينها مسبقًا أظهرت دليلًا على وجود ماء في جميع رواسب الحمم البركانية الكبيرة تقريبًا. وشمل ذلك الرواسب التي كانت بالقرب من موقعي أبولو 15 و 17 حيث تم الحصول على عينات القمر. من هذا ، قرروا أن هذه العينات لم تكن شاذة في الطبيعة ، وأن المياه موزعة على سطح القمر.
علاوة على ذلك ، يمكن أن تشير هذه النتائج إلى أن عباءة القمر غنية بالمياه أيضًا. بالإضافة إلى كونها أخبارًا جيدة للبعثات القمرية المستقبلية ، وبناء مستوطنة على سطح القمر ، يمكن أن تؤدي هذه النتائج إلى إعادة التفكير في كيفية تشكل القمر. كان هذا البحث جزءًا من Shuai Li’s - خريج حديث من جامعة براون والمؤلف الرئيسي للدراسة - أطروحة الدكتوراه. كما هو عن نتائج الدراسة :
تشير الأدلة المتزايدة على وجود الماء داخل القمر إلى أن الماء قد نجا بطريقة ما ، أو أنه تم جلبه بعد فترة وجيزة من تأثير الكويكبات أو المذنبات قبل أن يصل القمر تمامًا. لا يزال الأصل الدقيق للماء في الجزء الداخلي من القمر سؤالًا كبيرًا.
علاوة على ذلك ، أشار لي إلى أن المياه القمرية الموجودة في الرواسب البركانية يمكن أن تكون نعمة للبعثات القمرية المستقبلية. 'أشارت دراسات أخرى إلى وجود جليد مائي في مناطق مظللة في القطبين القمريين ، لكن رواسب الحمم البركانية موجودة في مواقع قد يكون من السهل الوصول إليها ،' قالت . 'أي شيء يساعد في إنقاذ مستكشفي القمر في المستقبل من الاضطرار إلى جلب الكثير من المياه من المنزل هو خطوة كبيرة إلى الأمام ، وتقترح نتائجنا بديلاً جديدًا.'
تُظهر المناطق الزرقاء مواقع على القطب الجنوبي للقمر حيث يحتمل وجود الجليد المائي. الائتمان: NASA / GSFC
بين NASA و ESA و Roscosmos و ISRO وإدارة الفضاء الوطنية الصينية (CNSA) ، لا يوجد نقص في الخطط لاستكشاف القمر في المستقبل ، ناهيك عن إنشاء قاعدة دائمة هناك. وبالتالي ، فإن معرفة وجود مياه سطحية وفيرة (وربما المزيد في الداخل أيضًا)جداأخبار جيدة. يمكن استخدام هذه المياه لإنتاج وقود الهيدرازين ، مما يقلل بشكل كبير من تكاليف المهمات الفردية إلى القمر.
كما أنه يصنع فكرة وجود قاعدة توقف على القمر ، حيث يمكن للسفن التي تسافر إلى عمق أكبر في الفضاء إعادة التزود بالوقود وإعادة الإمداد - وهي خطوة من شأنها أن تخفض المليارات من مهمات الفضاء السحيق. يمكن أيضًا أن يضمن مصدر وفير للمياه المحلية توفير إمدادات جاهزة لمياه الشرب والري للبؤر الاستيطانية القمرية في المستقبل. سيؤدي هذا أيضًا إلى تقليل التكاليف من خلال ضمان عدم الحاجة إلى شحن جميع الإمدادات من الأرض.
علاوة على كل ذلك ، فإن القدرة على إجراء تجارب حول كيفية نمو النباتات في جاذبية منخفضة ستؤدي إلى الحصول على معلومات قيمة يمكن استخدامها في مهمات طويلة المدى إلى المريخ والأجسام الشمسية الأخرى. لذلك يمكن القول ، دون أي مبالغة ، أن الماء على القمر هو مفتاح مهمات الفضاء المستقبلية.
تم تمويل البحث من قبل وكالة ناسا علوم القمر المتقدمة وبحوث الاستكشاف برنامج (LASER) ، الذي يسعى إلى تعزيز العلوم الأساسية للقمر وعلوم استكشاف القمر.
قراءة متعمقة: جامعة براون