המצפה המוטס סופיה זיהה מולקולות מים (H2O) במכתש קלביוס, אחד המכתשים הגדולים ביותר הנראים מכדור הארץ, הממוקם בחצי הכדור הדרומי של הירח. תצפיות קודמות על פני הירח זיהו סוג כלשהו של תרכובת מימן, אך לא הצליחו להבחין בין מים לבין קרוב המשפחה הכימי הקרוב שלהם, הידרוקסיל (OH)
מכתש קלביוס על הירח עם איור המתאר מים הלכודים באדמה הירחית בתוכו, יחד עם תמונה של המצפה הסטרטוספרי של נאס”א לאסטרונומיית אינפרא אדום (סופיה) שמצא מים ירחיים באיזור שטוף שמש. קרדיט: נאס”א
המצפה הסטרטוספרי של נאס”א לאסטרונומיית אינפרא אדום (סופיה) אישר, לראשונה, קיומם מים על פני השטח שטופי השמש של הירח. גילוי זה מצביע על כך שהמים עשויים להיות נפוצים על פני הירח, ולא רק במקומות קרים ומוצלים.
מצפה סופיה זיהה מולקולות מים (H2O) במכתש קלביוס, אחד המכתשים הגדולים ביותר הנראים מכדור הארץ, הממוקם בחצי הכדור הדרומי של הירח. תצפיות קודמות על פני הירח זיהו סוג כלשהו של תרכובת מימן, אך לא הצליחו להבחין בין מים לבין קרוב המשפחה הכימי הקרוב שלהם, הידרוקסיל (OH). נתונים ממיקום זה חושפים מים בריכוזים של 100 עד 412 חלקים למיליון – שווה ערך בערך לבקבוק מים של 330 מיליליטר – לכודים במטר מעוקב של אדמת הירח.הממצאים מתפרסמים בגליון האחרון של NATURE ASTRONOMY.
“היו לנו סימנים לכך ש-H2O – המים שאנחנו מכירים – עשויים להימצא ב”ימות” הירח, אמר פול הרץ, מנהל חטיבת האסטרופיזיקה בהנהלת המשימות המדעיות במטה נאס”א בוושינגטון. “עכשיו אנחנו יודעים שהם שם. תגלית זו מאתגרת את הבנתנו את קרקע הירח ומעלה שאלות מסקרנות לגבי זמינותם של המשאבים הרלוונטיים לחקר החלל העמוק”.
לשם השוואה, במדבר סהרה יש פי 100 יותר מולקולות מים במטר מעוקב מכמות המים ממה שסופיה זיהתה בקרקע הירח. למרות הכמויות הקטנות, התגלית מעלה שאלות חדשות על אופן יצירת המים וכיצד הם שורדים על פני הירח הקשים וחסרי האוויר.
מים הם משאב יקר בחלל העמוק ומרכיב מפתח בחיים כפי שאנו מכירים אותם. עדיין לא ברור אם המים שסופיה מצא נגישים בקלות לשימוש כמשאב. במסגרת תוכנית ארטמיס של נאס”א, הסוכנות להוטה ללמוד כל מה שהיא יכולה על ריכוז המים על הירח לפני שליחת המשלחת הבאה שתכלול שני אנשים ובהם האישה הראשונה שתנחת על הירח. היעד נכון לעכשיו הוא שנת 2024 ובהמשך ההצעה היא להקים נוכחות אנושית קבועה עד סוף העשור.
ממצאיה של סופיה מתבססים על שנים של מחקרים קודמים שבחנו את נוכחות המים על הירח. כאשר האסטרונאוטים של אפולו חזרו לראשונה מהירח ב-1969, הוא נחשב ליבש לחלוטין. חלליות שהקיפו את הירח ב-20 השנים האחרונות אוששו את ההשערה בדבר קיום קרחוני מים במכתשים המוצלים תמידית בסמיכות לקטבי הירח. מספר חלליות כולל קאסיני שהיתה בדרכה לשבתאי וכן טלסקופים קרקעיים בתחום האינפרה אדום צפו באינטסיביות על הירח ומצאו ראיות ללחות באזורים שטופי שמש. עם זאת אף אחת מהמשימות לא הצליחה להבחין באופן מוחלט מהי הצורה הכימית של הממצא– H2O או OH.
“לפני התצפיות של סופיה, ידענו שיש סוג של הידרציה”, אמרה קייסי הוניבול, המחברת הראשית שפרסמה את ממצאי עבודת התזה שלה שלה באוניברסיטת הוואי במנואה בהונולולו. “אבל לא ידענו כמה, אם בכלל, היו למעשה מולקולות מים – כמו המים שאנחנו שותים כל יום או שמא משהו שלא ניתן לשתות.”
טלסקופ סופיה היווה אמצעי חדש לתצפית על הירח. מדובר במטוס בואינג 747 שעבר התאמה והותקן עליו טלסקופ בקוטר 106 אינץ’, בגובה בו טס המטוס אדי המים באטמוספירה מגיעים לאחוז אחד מריכוזם בקרבת הקרקע וכך קל יותר לצפות על היקום בתחום האינפרא אדום. באמצעות מצלמת האינפרא אדום לעצמים קלושים שצמודה לטלסקופ סופיה (FORCAST), הצליחו המדענים לאתר את אורך הגל הספציפי ייחודי מולקולות מים, 6.1 מיקרון, ואז התגלה ריכוז מפתיע יחסית במכתש קלביוס שטוף השמש.
“ללא אטמוספירה עבה המים שעל פני הירח היו צריכים לברוח לחלל. אמרה הוניבול, כיום פוסט דוקטורנטית במרכז טיסות החלל גודארד של נאס”א בגרינבלט, מרילנד. “אבל איכשהו אנחנו רואים אותם. משהו מייצר את המים, ומשהו בטח לוכד להם שם”.
מספר כוחות יכולים לשחק תפקיד ביצירת המים ובשימורם. מיקרו-מטאוריטים שנפלו על פני הירח, נושאים כמויות קטנות של מים והם עשויים להביא אותם לירח בעת הפגיעה. אפשרות נוספת היא שיכול להיות תהליך בן שני שלבים לפיו רוח השמש מספקת מימן לפני הירח הגורם לתגובה כימית עם מינרלים נושאי חמצן באדמה כדי ליצור הידרוקסיל. בינתיים, קרינה מהפגזה של מיקרומטאוריטים יכולה להפוך את ההידרוקסיל הזה למים.
האופן שבו המים מאוחסנים מעלה גם כמה שאלות מסקרנות. המים יכולים להיות לכודים במבנים זעירים דמויי חרוזים באדמה שנוצרים בגלל החום הגבוה שנוצר בעת פגיעת המיקרומטאוריט. אפשרות נוספת היא כי המים יכולים להיות מוחבאים בין גרגרי אדמת הירח ומוגנים מפני אור השמש – פוטנציאל מה שהופך אותם לקצת יותר נגישים מאשר מים הלכודים בחרוזים אלו.
עבור משימה המיועדת לצפות בעצמים מרוחקים ועמומים כגון חורים שחורים, אשכולות כוכבים וגלקסיות מרוחקות, אור הזרקורים של סופיה על השכן הקרוב והמבריק ביותר של כדור הארץ היה יציאה מסדר העסקים הרגיל. מפעילי הטלסקופ משתמשים בדרך כלל במצלמה הספציפית הזו כדי לעקוב אחר כוכבים, תוך שמירה על הטלסקופ נעול בהתמדה על יעד התצפית שלו. אבל הירח הוא כל כך קרוב ובהיר שהוא ממלא את כל שדה התצוגה של מצלמת המדריך. ללא כוכבים גלויים, לא היה ברור אם הטלסקופ יכול לעקוב באופן אמין אחר הירח. כדי לקבוע זאת, החליטו המפעילים באוגוסט 2018 לנסות ולערוך תצפית.
“זו הייתה, למעשה, הפעם הראשונה שסופיה הסתכל על הירח, ואפילו לא היינו בטוחים לחלוטין אם נקבל נתונים אמינים, אבל השאלות על המים על פני הירח אילצו אותנו לנסות”, אמר נאסים רנגוואלה, מדען הפרויקט של סופיה במרכז המחקר איימס של נאס”א בקליפורניה. “זה מדהים שהתגלית הזו יצאה ממה שהיה בעצם מבחן, ועכשיו שאנחנו יודעים שאנחנו יכולים לעשות את זה, אנחנו מתכננים לבצע יותר טיסות תצפית. “
טיסות המעקב של סופיה יחפשו מים במקומות נוספים ובמהלך שלבי ירח שונים כדי ללמוד עוד על האופן שבו המים מיוצרים, מאוחסנים ומועברים על פני הירח בעת היום הירחי והלילה הירחי.. הנתונים יוסיפו מידע למשימות עתדייות על הירח כגון VIPER של נאס”א, כדי ליצור את מפות משאבי המים הראשונות של הירח לחקר החלל האנושי בעתיד.
באותו גיליון של נייצ’ר אסטרונומי פרסמו מדענים אחרים מאמר המתבססס מודלים תיאורטיים ונתוני לווייני ירח של נאס”א והצביעו על כך שהמים עלולים להיות לכודים באיזורים מוצלים קטנים שם הטמפרטורות נשארות מתחת לאפס. ניתן לקרוא את המאמר כאן.
“מים הם משאב בעל ערך, הן למטרות מדעיות והן לשימוש על ידי החוקרים שלנו”, אמר ג’ייקוב בליצ’ר, מדען מחקר ראשי במינהל המשימה לחקר האדם ותפעול של נאס”א. “אם נוכל להשתמש במשאבים בירח, נוכל לשאת פחות מים ויותר ציוד כדי לאפשר תגליות מדעיות חדשות”.
סופיה הוא פרויקט משותף של נאס”א והמרכז הגרמני לתעופה וחלל. איימס מנהלת את תוכנית סופיה, מדע ומשימה בשיתוף עם האגודה לחקר החלל של האוניברסיטאות, שבסיסה בקולומביה, מרילנד, ואת מכון סופיה הגרמני באוניברסיטת שטוטגרט. המטוס מתוחזק ומופעל על ידי מרכז מחקר הטיסות ארמסטרונג של נאס”א, בפאלמדייל, קליפורניה.
עוד בנושא באתר הידען:
2 תגובות
על פני כדור הארץ HO מופיע רק בתור יון עם מטען שלילי. האם לא כך על פני הירח?
כתבה מקיפה, שלא מקמצת בפרטים. נכנסת לעניין באופן רציני ענייני ומרתק. חשוב שיותר כתבות באתר הזה ייראו כך ופחות מלל שלא מעביר את האינפורמציה הטכנית והמדעית שמעבר לכותרת.