Przed erą wypraw Apollo badacze byli przekonani, że Księżyc jest suchą pustynią. Wszystko przez ekstremalne temperatury na jego powierzchni oraz surowe środowisko kosmiczne. Jednak do dziś wiele się zmieniło i naukowcy potwierdzili istnienie wody na Srebrnym Globie. Występuje ona w postaci lodu w zacienionych kraterach polarnych, jest związana w osadach w księżycowej glebie i w skałach pochodzenia wulkanicznego. Jednak nadal nie ma pewności co do ilości i pochodzenia wody na Księżycu.
Najpopularniejsza obecnie teoria głosi, że dodatnio naładowane jony wodorowe napędzane przez wiatr słoneczny, bombardują powierzchnię Księżyca i spontanicznie reagują z minerałami w znajdującymi się w regolicie zawierającymi tlen, tworzy grupy hydroksylowe (OH-). Następnie promieniowanie pochodzące z bombardowania mikrometeorytów może przekształcić grupy hydroksylowe w wodę (H2O). Jednak nowe międzynarodowe badania sugerują, że wiatr słoneczny nie musi być jedynym źródłem jonów docierających na powierzchnię naszego naturalnego satelity. Naukowcy wykazują, że także cząsteczki pochodzące z Ziemi mogą „zasiewać” wodę na Księżycu. Patrząc na sprawę szerzej, to planety mogą być jednym ze źródeł wody dla swoich satelitów.
Woda jest znacznie bardziej rozpowszechniona w przestrzeni kosmicznej niż początkowo sądzili astronomowie. Znaleziono ją na powierzchni Marsa, na księżycach Jowisza, w pierścieniach Saturna, kometach, asteroidach i na Plutonie. Wykryto ją też w chmurach daleko poza naszym Układem Słonecznym. Wcześniej badacze zakładali, że woda trafiła do tych obiektów podczas formowania się Układu Słonecznego. Teraz zdobywamy coraz więcej dowodów na to, że woda w kosmosie jest o wiele bardziej dynamiczna.
Nowe badania opublikowano w czasopiśmie „Astrophysical Journal Letters”.
Wiatr słoneczny wciąż pozostaje prawdopodobnym źródłem wody na powierzchni Księżyca. Jednak opracowane przez naukowców modele komputerowe sugerują, że nawet połowa pochodzącej z tego źródła wody powinna wyparować podczas pełni, kiedy Srebrny Glob znajduje się pod wpływem ziemskiej magnetosfery.
Co zaskakujące, najnowsza analiza map hydroksylowych powierzchni Księżyca, wykonana przez instrument Moon Mineralogy Mapper zainstalowany na satelicie Chandrayaan-1, wykazała, że księżycowa woda powierzchniowa nie znika podczas okresu wystawienia na działanie magnetosfery Ziemi. Naukowcy uważali wcześniej, że ziemskie pole magnetyczne blokuje wiatr słoneczny przed dotarciem do Księżyca, przez co woda wyparowuje szybciej, niż powstaje. Okazuje się jednak, że tak nie jest.
Porównując mapy hydroksylowe powierzchni Księżyca przed, w trakcie i po przejściu przez magnetosferę, naukowcy stwierdzili, że woda księżycowa może być uzupełniana przez przepływy jonów z magnetosfery, znanych również jako "wiatr ziemski". Obecność tych pochodzących z Ziemi jonów w pobliżu Księżyca została potwierdzona przez satelitę Kaguya, z kolei satelity THEMIS-ARTEMIS określiły ich cechy.
Poprzednie obserwacje satelity Kaguya podczas pełni Księżyca, wykryły wysokie stężenia izotopów tlenu, które wydostały się z ziemskiej warstwy ozonowej i osadziły się w księżycowej glebie, wraz z obfitością jonów wodoru. Te połączone przepływy cząstek różnią się zasadniczo od tych w wietrze słonecznym. Odkrycie sugeruje, że ziemska magnetosfera sama tworzy "most wodny", który może uzupełniać wodę na Księżycu.
W badaniu brał udział zespół ekspertów z dziedziny kosmochemii, fizyki kosmicznej i geologii planetarnej. Jak się okazało, wcześniejsze interpretacje naukowców nie uwzględniały wpływu jonów pochodzących z Ziemi i nie badały, jak woda na powierzchni Księżyca zmienia się w czasie. Analiza była szczególnie trudna ze względu na rzadkość podobnych obserwacji oraz konieczność porównania tych samych warunków panujących na powierzchni Księżyca.
Zdaniem naukowców przyszłe badania wiatru słonecznego i wiatrów planetarnych mogą ujawnić więcej na temat pochodzenia wody w naszym Układzie Słonecznym. Nowe badania będą jednak wymagały satelitów wyposażonych w kompleksowe spektrometry mapujące wodę oraz czujniki cząstek na orbicie i na powierzchni Księżyca.
Podobne badania mogą pomóc we wskazaniu najlepszych regionów dla przyszłej eksploracji i ewentualnego osadnictwa na Księżycu. Dzięki nim będzie można również lepiej chronić ludzi i satelity przed zagrożeniami związanymi z promieniowaniem, a także poprawić modele komputerowe i eksperymenty laboratoryjne wyjaśniające tworzenie się wody w przestrzeni kosmicznej.
Źródło: UCLA Earth, Planetary, and Space Sciences, fot. E. Masongsong/Phys.orog, UCLA EPSS, NASA GSFC SVS
