Indiens rymdorganisation, ISRO, lanserade Chandrayaan 2 till månen förra året i juli. Medan dess lander Vikram kraschade på månens yta den 7 september, Chandrayaan 2-banan fortsätter att kretsa runt månen.

Chandrayaan 2 orbiter är värd för en omfattande uppsättning instrument för att kartlägga månen, och nu, vi får en titt på data som den har skickat.

ISRO-forskare hade lämnat in en rad inledande resultat från orbiterns kartläggningsinstrument för att presentera vid flaggskeppet 51:a Lunar and Planetary Science Conference i mars. Detta är en årlig konferens som arrangeras i USA där mer än 2000 planetforskare och studenter från hela världen deltar och presenterar sitt senaste arbete. Dock, på grund av oro för det nya coronaviruset, konferensen har ställts in.

Att se en krater i mörkret

Chandrayaan 2 orbiter har en optisk kamera som kallas Orbiter High-Resolution Camera (OHRC) som tar detaljerade bilder av månen. OHRC kan ta bilder med en bästa upplösning på 0,25 meter/pixel, slog NASA Lunar Reconnaissance Orbiters (LRO) bästa på 0,5 meter/pixel.

Tillbaka i oktober, vi har redan sett OHRC spänna sina muskler genom att skicka bilder inklusive tydligt synliga stenblock som är mindre än 1 meter stora. Och nu har OHRC demonstrerat avbildning av ett område som inte är direkt upplyst av solljus. Den fångade en bild av ett kratergolv i skuggan genom att se det svaga ljuset falla på det som har reflekterats från kraterkanten.

Går framåt, denna förmåga kommer att användas för att avbilda insidan av kratrar på månens poler, dit solljuset aldrig når. Att kartlägga terrängen för polära kratrar är viktigt eftersom framtida månhabitat tros vara stationerade nära dem, transporterar vatten och andra resurser inifrån dem.

3D-kartor med högsta upplösning

Terrängkartläggningskameran (TMC 2) ombord på Chandrayaan 2 är en stereobildare, vilket innebär att den kan ta 3D-bilder. Det gör den genom att avbilda samma plats från tre olika vinklar, besläktad med NASA:s LRO, från vilken en 3D-bild konstrueras.

TMC 2 har strålat tillbaka bilder tagna från 100 km ovanför månens yta och 3D-vyerna som genereras från dem ser fantastiska ut. Här är en av en krater och en skrynklig ås, det senare är ett tektoniskt drag.

Sådana bilder är mycket användbara för att förstå hur månens egenskaper bildas och får sin form. Till exempel, en 3D-bild kan hjälpa till att konstruera en korrekt bild av geometrin för nedslaget som bildade en krater.

Över tid, Chandrayaan 2 kommer att ge den högsta upplösningen 3D-bilder av hela månen, bästa fallupplösningen är 5 meter/pixel.

Förbättrade ögon i det infraröda

Imaging Infrared Spectrometer (IIRS) på Chandrayaan 2 är efterföljaren till det berömda Moon Mineralogical Mapper-instrumentet (M3) ombord på Chandrayaan 1.

M3-instrumentet, som bidrogs av NASA, har blivit offentligt erkänd för sina utmärkta mineralkarteringsförmåga och detektering av vatten på månen. Noah Petro, projektforskare för LRO, nyligen noterat på Twitter:

För 10 år sedan tog Chandrayaan-1 slut idag. Jag hade sån tur att få vara en liten del av det uppdraget. M3-instrumentet gjorde det möjligt för oss att ta ett stort steg framåt för att lära sig om sammansättningen av vår 8:e kontinent. @_DanOnThemoon_ @pyroxena @NASAmoon @isro

— Noah Petro (@nepetro) 28 augusti, 2019

Både IIRS och M3 upptäcker reflekterat solljus från månens yta. Forskare identifierar mineraler på ytan baserat på mönstren för dessa reflektioner. IIRS har nästan dubbelt så stor känslighet som M3 i infrarött ljus och de första resultaten visar på det.

Tack vare M3, forskare vet nu att månens jord innehåller spårmängder av vatten och hydroxylmolekyler även i icke-polära områden. IIRS ombord på Chandrayaan 2 kommer att kartlägga vattenkoncentrationer i månens mark med förbättrad känslighet. Chandrayaan 2:s långtidsobservationer syftar till att urskilja hur vattenhalten i månens jord förändras som svar på månens miljö, dvs. hur månens vattencykel ser ut.

Observera att allt detta fortfarande är mindre mängd vatten än de torraste öknarna på jorden. Dock, månpolerna tar emot betydligt mer vatten. Och det är där Chandrayaan 2:s radar kommer in i bilden.

Kvantifiera vatten på månen

Dual Frequency Synthetic Aperture Radar (DFSAR) ombord på Chandrayaan 2 orbiter är efterföljaren till Miniature Synthetic Aperture Radar (Mini-SAR) på Chandrayaan 1. DFSAR penetrerar månens yta dubbelt så djupt som Mini-SAR. Inte bara det, DFSAR har också en högre upplösning än radarn ombord på LRO som kallas Mini-RF. De första resultaten visar lika mycket, jämföra en DFSAR-radarbild av regionen med Mini-RF.

Med större penetrationsdjup och högre upplösning än något tidigare instrument, Chandrayaan 2:s omloppsbana håller på att på ett adekvat sätt kvantifiera hur mycket vattenis som är fångad under de permanent mörka kratergolven på månens poler. Aktuella uppskattningar baserade på tidigare observationer tyder på att månens poler är värd för mer än 600 miljarder kg vattenis, motsvarande minst 240, 000 simbassänger i olympisk storlek.

Vad kommer härnäst?

Månvetenskapen och utforskningssamhällena är överens om att vi kan utnyttja vattenis på månens poler för att driva framtida månhabitat. Att använda solenergi som genereras av livsmiljöerna, vi kan också dela upp vattenisen till väte och syre för användning som raketbränsle.

Men innan vi planerar livsmiljöer vid månens poler, vi behöver veta mer om vattenisens natur i dessa regioner och hur vi kan komma åt den med tanke på deras terräng. De första resultaten från Chandrayaan 2 visar tydligt löftet om den högsta upplösningsmapparen som någonsin skickats till månen. ISRO har uttalat att Chandrayaan 2 kommer att kretsa kring månen i sju år och det borde vara gott om tid för att helt kartlägga och kvantifiera vatten och deras värdområden på månen.

Ytuppdrag som utforskar dessa vatten-värdar permanent skuggade regioner, som NASA:s kommande VIPER-rover, är nästa logiska steg mot hållbara livsmiljöer på månen. När vi utvecklar teknologier som utnyttjar vattenis på månen, vi kan kolonisera inte bara vår himmelska granne utan solsystemet. Vi borde vara glada att vår måne har mycket vatten; vi kan inte fortsätta dra allt ur jordens gravitationsbrunn för alltid.