وجود آب روی ماه رسما تایید شد

MacTavish · 28/10/20

بالاخره دانشمندان به صورت رسمی پیدا شدن آب روی ماه را تایید کردند؛ کشفی فوق‌العاده مهم که به تمام ابهامات درباره وجود آب روی ماه پایان داده و راه را برای اکتشافات فضایی هموار می‌کند.

کشف آب روی ماه به صورت رسمی تایید شد؛ حدودا ده سال پیش، در سال ۲۰۰۹ بود که دانشمندان احتمال وجود آب مایع در سطح قمر زمین را مطرح کردند، اما متاسفانه به دلیل عدم اطمینان به داده‌های جمع‌آوری شده، نمی‌شد که با قطعیت گفت که ماه شامل مولکول‌های H2O به شکل مایع است.

با این وجود اخیرا محققان با استفاده از تجهیزات جدید و روش‌های متفاوتی برای آنالیز داده‌های جمع‌آوری شده در مورد این جرم آسمانی، رسما اعلام کرده‌اند که ایده سال ۲۰۰۹ درست بوده و واقعا آب مایع در ماه وجود دارد.

پیدا شدن آب روی ماه
در واقع گفته شده که کشف سال ۲۰۰۹ با به کار گیری دامنه ۳ میکرومتری مادون قرمز انجام شده بود و این طول موج به ما ثابت نمی‌کند که واقعا آب روی ماه وجود دارد یا خیر. به بیان دیگر محققان از این تکنیک برای بررسی مواد مختلف حاضر روی اجرام آسمانی گوناگون مانند قمر زمین استفاده می‌کنند و ردیابی طول موج مورد نظر هم یا نشان دهنده پیدا کردن آب بوده و یا به واسطه کشف یک ترکیب دیگر از هیدروژن و اکسیژن رخ داده است.

همین ابهام بزرگ باعث شد تا ستاره شناس ناسا، کیسی هونیبال (Casey Honniball) از مرکز فضایی گودارد آژانس فضایی آمریکا به همراه همکارانش به فکر استفاده از طول موجی بیافتند که بتواند تفاوت بین آب و یا سایر ترکیبات هیدروژن و اکسیژن را تشخیص دهد. دامنه ۶ میکرومتری مادون قرمز دقیقا مشخص می‌کند که ترکیب یافت شده از دو اتم هیدروژن و یک اتم اکسیژن تشکیل شده است یا خیر؛ به همین دلیل به کار گیری این طول موج جواب قطعی را برای پیدا کردن مایع مورد نظر روی ماه به ما می‌دهد و با در نظر گرفتن این موضوع، هونیبال و همکارانش از این طول موج استفاده کردند.

با این حال شاید توضیحات روش مورد نظر برای مادون قرمز ۶ میکرومتری ساده به نظر بیاید، اما همان‌طور که انتظار می‌رود، عملی کردن چنین روش تشخیصی دردسرهای فراوانی دارد. برای این کار باید از تجهیزاتی به نام رصدخانه استراتوسفری ستاره شناسی مادون قرمز یا سوفیا (SOFIA) استفاده شود. تلسکوپ سوفیا در نوع خود منحصر به فرد بوده و برای به کار گیری، محققان باید آن را سوار هواپیمایی بر فراز اتمسفر سیاره به پرواز دربیاورند.

رصدخانه سوفیا و سطح ماه
هونیبال در مورد استفاده از تلسکوپ سوفیا می‌گوید که به غیر از این وسیله، رصدخانه دیگری با قابلیت سوار شدن روی هواپیما و انجام چنین رصدهایی وجود ندارد. در واقع هم‌اکنون فضاپیمایی از سوی ناسا به دور ماه گردش می‌کند، اما تجهیزات سوار شده روی آن برای اندازه‌گیری طول موج ۶ میکرون مناسب نیستند.

از طرف دیگر رصدخانه‌های روی سطح زمین هم به واسطه قرار گرفتن زیر لایه ضخیمی از جو، قادر به ردیابی طول موج مورد نظر نخواهند بود چرا که اتمسفر سیاره ما نور ۶ میکرونی را به درون خود راه نمی‌دهد. دلیل اصلی رد نشدن این نور از جو سیاره وجود بخار آب بوده و جالب است بدانیم که رصدخانه سوفیا برای پیدا کردن آب روی ماه در بالای ۹۹.۹ درصد از بخار آب اتمسفری زمین پرواز کرده و قادر بوده تا طول موج مورد نظر را به راحتی از سطح قمر زمین ردیابی کند.

برای کشف اخیر، هونیبال و تیمش به کمک وسیله خاصی در رصدخانه سوفیا که با نام فورکست (FORCAST) شناخته می‌شود، نگاه دقیقی به منطقه‌ای انداختند که در گذشته طول موج ۳ میکرومتری در آن ردیابی شده بود. این منطقه در عرض جغرافیایی بالا و اطراف قطب جنوب بوده و پیش از تایید کشف آب روی ماه محققان امیدوار بودند تا با ردیابی طول موج ۶ میکرومتری مورد نظر، ابهامات سال ۲۰۰۹ را یک ‌بار برای همیشه برطرف کنند.

آب روی ماه چگونه باقی می‌ماند؟
البته هونیبال و همکارانش می‌گویند که نباید انتظار وجود دریاچه‌های عظیمی از آب مایع را همانند آنچه روی زمین وجود دارد، در سطح ماه داشت. با این حال راه‌های زیادی هستند که باعث ثابت مانند آب در حالت مایع روی این قمر می‌شوند. در واقع جالب است بدانیم که از یک طرف خورشید به محض تابیدن به هر مقداری از یخ در سطح جرم آسمانی مورد نظر، سریعا آن را از بین برده و وارد فضای بی‌انتها می‌کند. از طرف دیگر هم آب نمی‌تواند به صورت مایع، در شرایط جوی خاص قمر زمین باقی بماند.

به این ترتیب توجیه تیم هونیبال این بوده که منابع آب روی ماه در زیر لایه‌ای از شیشه قرار دارند. این محققان معتقدند که هرگاه شهاب سنگ‌های کوچک به قمر سیاره برخورد می‌کنند، حرارت موجود بخشی از سطح ماه را در کنار شهاب سنگ، سریعا به لایه‌ای از شیشه تبدیل می‌کند. حال اگر مقداری آب در زیر محل برخورد شهاب وجود داشته و یا از طریق این سنگ سرگردان به سطح قمر ما منتقل شده باشد، این آب می‌تواند در زیر لایه شیشه موجود حفظ شده و پس از مدتی با سرد شدن شیشه، در همان‌جا باقی بماند.

پال هین (Paul Hayne)، ستاره شناسی از دانشگاه کلرادو بوده که نظریه دیگری را در مورد وجود آب روی ماه ارائه کرده است؛ هین می‌گوید که احتمال قرار گرفتن آب مورد نظر در دهانه‌های عمیق و بزرگ وجود دارد. این دهانه‌ها به صورتی هستند که از برخورد نور خورشید با منابع آبی جلوگیری کرده و با قرار دادن آب مورد نظر در قسمتی که برای همیشه در سایه بوده و از آفتاب در امان است، امکان وجود ماده H2O در فاز مایع را فراهم می‌کنند.

سایه‌های دائمی ماه
هین می‌گوید که سایه دائمی دهانه‌های مورد نظر که در نزدیکی قطب جنوب قرار گرفته‌اند، باعث می‌شود تا دمای داخل دهانه هیچ‌گاه از ۱۶۳- درجه سلسیوس بالاتر نرود؛ دمایی که آب روی ماه را در حالت جامد نگه خواهد داشت. به کمک داده‌های جمع‌آوری شده توسط مدارگرد شناسایی ماه (Lunar Reconnaissance Orbiter) ناسا، هین و تیمش تخمین زدند که حدودا ۴۰ هزار کیلومترمربع از سطح ماه برای همیشه در سایه خورشید قرار دارد و تقریبا ۶۰ درصد این مساحت در قطب جنوب قرار گرفته است.

این ستاره شناس می‌گوید که دمای فوق‌العاده پایین درون دهانه‌ها باعث می‌شود تا آب به سختی سنگ شده و اگر قرار باشد که مقداری از این ماده به درون قسمت‌های همیشه در سایه وارد شود، این آب تا میلیاردها سال دست نخورده باقی خواهد ماند.

هردو مقاله تهیه شده توسط هین و هونیبال در کنار ارائه اطلاعات بیشتر در مورد منابع آب روی ماه به تلاش‌های آینده سازمان فضایی ناسا کمک بزرگی می‌کنند تا برای ماموریت های آینده خود به منظور فرستادن فضانوردان به قمر زمین آماده شود.

در جزئیات تحقیق تیم هونیبال هم آمده که مقدار دقیق آب کشف شده با مشاهدات حال حاضر، حدودا به اندازه یک بطری معمولی بوده و حجم آن به قدری نیست که بتوان در موردش امیدوار شد. محل این مقدار آب روی ماه هم دهانه‌ای با نام کلاویوس (Clavius Crater) است که به عنوان یکی از بزرگ‌ترین دهانه‌های قرار گرفته در قسمت روشن ماه شناخته می‌شود.

پروژه آرتمیس
ناسا قصد دارد تا در قالب پروژه‌ای به نام آرتمیس (Artemis) تا سال ۲۰۲۴ مجددا فضانوردان را به سطح ماه برده و در کنار فرستادن اولین زن جهان به این جرم آسمانی، پایگاهی دائمی برای سکونت انسان را در ماه به وجود آورد. به این ترتیب اگر بتوان به راحتی به منابع یخ و آب روی ماه دسترسی پیدا کرد، فضانوردان ناسا خواهند توانست تا از این ماده برای تضمین بقای خود استفاده کنند.

استفاده از این منابع تنها برای نوشیدن یا کشت محصولات کشاورزی نبوده و گفته شده که در صورت درست پیش رفتن اوضاع، دانشمندان ناسا تجهیزاتی را به ماه منتقل می‌کنند که با تجزیه آب موجود، هیدروژن داخل این ماده را برای استفاده به عنوان سوخت موشک استخراج می‌کند.

با این حال باید در ابتدا مشخص کرد که آب مورد نظر دقیقا کجا قرار گرفته و چه مقدار است. تحقیقات تیم هین کمک می‌کند تا محل دقیق این منابع پیدا شود و از طرف دیگر، کار پژوهشی تیم هونیبال هم برای پیدا کردن مقدار دقیق آب مفید خواهد بود.

هونیبال می‌گوید که تنها چالش موجود وقت گرفتن از ناسا برای استفاده از رصدخانه سوفیا بوده و در حالی که تا به حال ۲ ساعت دیگر وقت آزاد برای به کار گیری این وسیله به دانشمندان مورد نظر داده شده، هونیبال درخواست به کار گیری تلسکوپ موجود برای ۷۲ ساعت دیگر را هم به آژانس فضایی آمریکا داده است.

گفته شده که هرچه زمان بیشتری برای بررسی وضعیت آب روی ماه به این تیم تحقیقاتی داده شود، مشخص کردن منبع دقیق آب، قابلیت جابه‌جایی آن در سطح قمر زمین و همچنین وضعیت دقیق آن راحت‌تر خواهد بود.

مقاله تیم‌های هین و هونیبال هر دو در ژورنال “Nature Astronomy” منتشر شده‌اند.