Nästa våg av robotar som flyger till Mars 2020 kan erbjuda forskare en aldrig tidigare skådad förståelse av jordens närmaste grannplanet. Men det finns fortfarande mysterier att lösa mycket närmare hemmet, på jordens egen måne.

Förra veckan på AGU:s höstmöte i San Francisco, planetforskare presenterade nya insikter om kemikalier som fångades i månens mörka kratrar och de villkor som krävs för att de ska kunna samlas där. Forskningen kan hjälpa forskare att förstå om dessa kemikalier kan vara en potentiell resurs för framtida uppdrag till månen, enligt forskarna.

Jorden lutar runt sin axel när den rör sig runt solen. Detta innebär att varje givet ögonblick, en av jordens poler är närmare solen än den andra (detta förklarar varför amerikaner går till stranden, medan australiensare lägger upp). Men jordens måne lutar inte så här. Istället, det finns kratrar nära månens poler som aldrig får något solljus. Permanent uppslukad av kallt mörker, dessa kratrar kallas lämpligen kallfällor.

Månens kratrar är ärr från kometer som har kraschat in i den i miljarder år. Dessa kometer är gjorda av föreningar som vattenånga, koldioxid, och metan. Utan skyddet av en jordliknande atmosfär, de flesta av dessa kemikalier bryts ner i solljus och flyr ut i rymden. Men om dessa kemikalier – kända som flyktiga ämnen, för sina låga kokpunkter - hamnar i månens kylfällor, de kan förbli frusna i miljarder år.

"Att förstå inventeringen av flyktiga ämnen och dessa köldfällor är riktigt bra för att vara en potentiell resurs, sa Dana Hurley, en planetforskare vid Johns Hopkins University som presenterade arbetet. Om människor någonsin skapade bosättningar på månen, de kunde använda vatten för konsumtion och metan för bränsle. I en ny studie, Haley och hennes kollegor undersökte förutsättningarna för att flyktiga ämnen ska samlas i månens kylfällor.

Att identifiera flyktiga ämnen i köldfällor är utmanande eftersom de är höljda i mörker. I över ett decennium, NASA:s Lunar Reconnaissance Orbiter, eller LRO, har mätt det svaga UV-ljuset som kommer från stjärnor och väte i rymden och reflekteras från månens köldfällor. Under 2019, forskare undersökte reflektionsdata från en krater vid namn Faustini. De hittade en plötslig förändring i reflektion som motsvarade is, men också en som de trodde kunde tyda på förekomsten av koldioxid.

För att förstå sannolikheten att det okända flyktiga ämnet var koldioxid, Haley bestämde sig för att undersöka hur mycket koldioxid som behövdes för att den skulle hamna i en köldfälla i första hand. "För varje koldioxidmolekyl som du släpper ut någonstans på månen, hur många procent av dem tar sig till domstolsfällorna och stannar där?" förklarade Hurley.

Med hjälp av data från NASA:s LRO om storlekar och temperaturer på köldfällor, Haley satte ihop en probabilistisk analys som kallas en Monte Carlo-simulering för att bestämma hur mycket koldioxid som skulle ta sig till en köldfälla. "Jag släpper ut partiklar, och sedan följa dem på banor, " säger Hurley. Hon räknade med sannolikheten att molekylerna skulle brytas ner av solljus innan de nådde en köldfälla.

Haleys modell förutspådde att av all koldioxid som släpptes ut på månen, allt från 15 till 20 procent skulle hamna i en köldfälla. Detta var högre än tidigare förutsägelser och ett ganska överraskande resultat för Hurley, med tanke på de relativt små ytareorna av köldfällor.

"Bara att veta exakt hur litet området var där det var så kallt, det är verkligen intressant att man kan få så mycket koldioxid levererad där, " Hon sa.

Nästa, Hurley planerar att genomföra en liknande analys för metan och kolmonoxid. Mer information om flyktiga ämnen kan vägleda forskare i deras studier av köldfällor och leda till en bättre förståelse av vår himmelska följeslagare.

Den här historien återpubliceras med tillstånd av AGU Blogs (http://blogs.agu.org), en gemenskap av jord- och rymdvetenskapsbloggar, värd av American Geophysical Union. Läs originalberättelsen här.