Článek
Studie byla publikována v prestižním časopise Scientific Reports.
Tým odhaduje, že množství takto nashromážděné vody na Měsíci může odpovídat téměř jezeru Vostok v Antarktidě.
Pod vedením geofyzika Günthera Kletetschky z Přírodovědecké fakulty UK v Praze a Aljašské univerzity ve Fairbanks v USA se studenty Nicholasem Hassonem a Kuroshem Karimim ve spolupráci s astronomy Jaroslavem Klokočníkem a Alešem Bezděkem z Astronomického ústavu AV ČR a geodetem Janem Kosteleckým z Vysoké školy báňské – Technické univerzity Ostrava (VŠB-TUO) vznikla unikátní studie, jak se z prostoru kolem Země dostávají ionty kyslíku prostřednictvím zemské magnetosféry na Měsíc.
A jak bychom tam vzniklou vodu jako součást měsíční „půdy“ (regolitu, obdoby pozemského permafrostu) mohli najít pomocí gravitačních aspektů.
| Ion či iont je kladně nebo záporně elektricky nabitá částice atomární velikosti – atom, molekula, někdy též skupina atomů či molekul – tedy taková, kde se celkový počet elektronů liší od celkového počtu protonů. |
Pro trvalou lidskou posádku na Měsíci, jako je chystaná mise amerického Národního úřadu pro letectví a vesmír (NASA) jménem Artemis, bude potřeba hodně vody, pitné i užitkové. Něco lze dovézt, něco recyklovat, avšak podle expertů je zjevné, že bez vody na místě to dlouhodobě snadno nepůjde.
Na Měsíci je voda, potvrdila poprvé NASA
Vodu pod povrchem Měsíce v nějaké podobě dnes považujeme za takřka prokázanou. Hledala se nejprve v polárních oblastech (z měření lunárních orbiterů), jelikož tam jsou nejmenší variace teploty, avšak nepřímo byla identifikována i v jednom kráteru mimo polární oblast, kde se neutrony absorbovaly – což je nepřímá indikace vody.
Ve větších hloubkách i v kapalné formě
Tým se inspiroval kupříkladu i pozorováním lunární družice Kaguja japonské kosmické agentury JAXA, které pomohlo odhalit, že v době měsíčního úplňku se zvýší množství iontů kyslíku kolem Měsíce. Zjevně to nezpůsobuje Slunce, ale právě Země.
Její magnetické pole vytváří „ohon“ magnetosféry, který sahá směrem od Země daleko za oběžnou dráhu Měsíce kolem Země (obr. A). Několik dní kolem měsíčního úplňku, tedy jednou za měsíc, se podle Kletetschky „dějí věci“.
Obr. A: Tvar zemské magnetosféry. Rovina oběžné dráhy Měsíce kolem Země je skoro totožná s rovinou oběžné dráhy Země kolem Slunce. Magnetosféra směrem od naší planety sahá daleko za oběžnou dráhu Měsíce kolem Země. Měsíc prolétá magnetosférou každý měsíc kolem úplňku po dobu pěti dnů. Z ionosféry se ionty dostávají do magnetosféry a pohybují se podél oranžových šipek. Zelené šipky ukazují na pohyb iontů díky tzv. rekonekci. IMF: meziplanetární magnetické pole se slunečním větrem SW, MP: magnetopauza, UWI: ionty ze Země, které se mohou dostat na Měsíc. Poloha Měsíce zdůrazněna šipkou.
„Oddychující“ Země vysílá ionty z ionosféry přenosem přes magnetosféru do prostoru. Malá část se dostane na Měsíc a malá část se pod měsíčním povrchem uchytí jako voda. Příslušný proces probíhá dlouhodobě a neustále.
Zatmění a květinový úplněk. Měsíc nabídl úchvatnou podívanou
„Použili jsme analogii ze Země. Vždy když jsme tuto novou metodu práce s gravitačními aspekty používali, tak jsme na Zemi nacházeli oblasti potenciálně spojené se zásobou vody, nebo dokonce ropy. Tak nás napadlo použít tuto metodu i na Měsíc, mj. i pro výzkum četných kráterů na jeho povrchu a pro sestavení nového atlasu Měsíce,“ objasnil geofyzik Kletetschka.
| V roce 2012 se při průzkumu impaktních kráterů na Zemi objevila souvislost mezi existencí známých obřích ložisek uhlovodíků a jedním z gravitačních aspektů, tedy veličin odvozených z modelu gravitačního pole (EM). EM je soubor čísel charakterizujících zemské gravitační pole, která se počítají z družicových a dalších měření. |
|---|
| Gravitačním aspektem je tzv. úhel napětí, který je citlivý na podzemní variace hustoty. Běžná je jeho chaotická prostorová orientace, nicméně v místech nalezišť uhlovodíků, podzemní vody, paleojezer, hlubokých říčních údolí či geologických zlomů je „učesán“ a jednostranně orientován, což je vodítkem pro „detektivní práci“ hledání vody. Není to však jednoznačné vodítko, protože je k dispozici jen gravitační informace. Budou proto zapotřebí další geologická, geofyzikální, topografická a magnetická data. |
„Naše výsledky ukázaly, že se voda na Měsíci vyskytuje pravděpodobně v puklinách v oblastech kolem jeho pólů. Vzhledem k tomu, že se tam teplota pohybuje kolem -173 °C, tak se zde voda patrně ukládá v pevném skupenství, a to ve formě permafrostu (dlouhodobě zmrzlé půdy). Zato ve větších hloubkách pod povrchem (zhruba 100-2000 metrů) by voda mohla existovat i v kapalném skupenství,“ popsal dále Kletetschka.
Jak vlastně vznikly pukliny naplněné ledem? Výzkum podle českých odborníků naznačuje, že při nárazu asteroidů na povrch Měsíce vznikají krátery, načež se po jejich obvodech působením energie spojené s impaktem a tlakem následného výbuchu – tj. expanze plynu – vytvoří síť puklin a zlomů.
Vozítko NASA bude pátrat po vodě u měsíčního kráteru Nobile
Vědci tedy odhadují, že vzhledem k tomu, že Země přicházela s různou intenzitou o svoje ionty po dobu zhruba 3,5 miliardy let, může být množství takto nashromážděné vody na Měsíci až kolem 3000 kilometrů krychlových. To skoro odpovídá jezeru Vostok pod ledem Antarktidy, jehož objem vody se odhaduje na 5400 km3.
Levný, ale velmi užitečný pomocný nástroj?
Nová metoda nevyžaduje podle týmu z UK a AV ČR hloubkové práce, mohla by tak být levným nástrojem pro pomoc při předběžné prospekci ve vzdálených oblastech. Sníží riziko suchých vrtů a tím může podstatně snížit náklady. Rozlišovací mez metody je dána rozlišovací schopností modelu gravitačního pole na povrchu tělesa, což je pro Měsíc zhruba 10 km. Metodu tím pádem nelze použít pro malá lokální naleziště.
Na měsíci Jupiteru může být život
„Vycházíme z toho, že to, co funguje na Zemi, bude fungovat i na dalších jí jakžtakž podobných tělesech. Na Zemi jsme si to vyzkoušeli na známých objektech. Nenahrazujeme práci geologů či těžařů, jen bez ‚kutání' pomáháme vytipovat místa s vyšší pravděpodobností výskytu vody v té či oné podobě, tedy hustotní variace pod povrchem,“ doplnil astronom Klokočník.
Pozitivní podle něj je, že pro metodu mají nezávislé porovnání s jiným postupem, i když to není stoprocentní (obr. B). Pozorování absorpce neutronů v polárních oblastech ukazují místa s vyšším výskytem vody, měří ale jen povrchovou vrstvu do půl metru hloubky pod povrchem.
Obr. B: Oblast kolem jižního pólu Měsíce, vlevo úhly napětí (největší učesanost červeně), vpravo druhé radiální derivace poruchového potenciálu z modelu gravitačního pole Měsíce z lunárních orbiterů, spolu s topografií měsíčního povrchu z laserového altimetru LOLA (vrstevnice). Tři oblasti označené červeně NSR S1, NSR S3 a NSR S4 s potenciálně na vodu bohatým permafrostem (regolitem) z nezávislých měření.
Např. kilometry pod povrchem by mohla být podle Klokočníka i jezera zmrzlé vody. „Náš postup dává šanci na více míst s vodou. Nebo nás zavádí na scestí a je tam něco jiného,“ uzavřel.
Pěstování plodin
Za připomenutí ještě stojí nedávný zajímavý dílčí úspěch výzkumníků z Floridské univerzity, o kterém informoval vesmírný úřad NASA.
Překvapení: vůbec poprvé se podařilo vypěstovat rostliny v měsíčním prachu
Badatelé poprvé ve vzorcích měsíční „půdy“ vypěstovali rostliny. Jde o významný krok na cestě k dlouhodobým pobytům na Měsíci, jak napsaly zpravodajské stanice BBC a CNN. Semínka huseníčku rolního vědci zasadili do malých vzorků lunárního prachu odebraných během misí Apollo v letech 1969 až 1972. Vyklíčila do dvou dnů.