Konstnärs skildring av månen i magnetosfären, med "jordvind" som består av strömmande syrejoner (grå) och vätejoner (ljusblå), som kan reagera med månens yta för att skapa vatten. Månen spenderar> 75 % av dess omloppsbana i solvinden (gul), som blockeras av magnetosfären resten av tiden. Kredit:E. Masongsong, UCLA EPSS, NASA GSFC SVS.
Före Apollo-eran, månen ansågs vara torr som en öken på grund av de extrema temperaturerna och hårdheten i rymdmiljön. Många studier har sedan dess upptäckt månens vatten:is i skuggade polära kratrar, vatten bundet i vulkaniska stenar, och oväntade rostiga järnavlagringar i månens jord. Trots dessa fynd, det finns fortfarande ingen sann bekräftelse på omfattningen eller ursprunget för månens ytvatten.
Den rådande teorin är att positivt laddade vätejoner som drivs av solvinden bombarderar månens yta och spontant reagerar för att bilda vatten (som hydroxyl (OH) - ) och molekylär (H 2 O)). Dock, en ny multinationell studie publicerad i Astrofysiska tidskriftsbrev föreslår att solvind kanske inte är den enda källan till vattenbildande joner. Forskarna visar att partiklar från jorden kan så månen med vatten, också, antyder att andra planeter också kan bidra med vatten till sina satelliter.
Vatten är mycket vanligare i rymden än vad astronomer först trodde, från Mars yta till Jupiters månar och Saturnus ringar, kometer, asteroider och Pluto; det har till och med upptäckts i moln långt bortom vårt solsystem. Det antogs tidigare att vatten inkorporerades i dessa föremål under bildandet av solsystemet, men det finns växande bevis för att vatten i rymden är mycket mer dynamiskt. Även om solvinden är en trolig källa för månens ytvatten, datormodeller förutspår att upp till hälften av den kommer att avdunsta och försvinna på hög latitud regioner under de cirka tre dagar av fullmånen när den passerar inom jordens magnetosfär.
Förvånande, den senaste analysen av kartor över ythydroxyl/vattenyta av Chandrayaan-1-satellitens Moon Mineralogy Mapper (M 3 ) visade att månens ytvatten inte försvinner under denna magnetosfärens avskärmningsperiod. Jordens magnetfält ansågs blockera solvinden från att nå månen så att vatten inte kunde regenereras snabbare än det gick förlorat, men forskarna fann att så inte var fallet.
Genom att jämföra en tidsserie av vattenytekartor tidigare, under och efter magnetosfärens transitering, forskarna hävdar att månens vatten kan fyllas på med flöden av magnetosfäriska joner, även känd som "jordvind". Närvaron av dessa jordhärledda joner nära månen bekräftades av Kaguya-satelliten, medan THEMIS-ARTEMIS-satellitobservationer användes för att profilera de särskiljande egenskaperna hos joner i solvinden jämfört med de inom magnetosfären Jordvinden.
Tidigare Kaguya-satellitobservationer under fullmånen upptäckte höga koncentrationer av syreisotoper som läckte ut ur jordens ozonskikt och inbäddade i månens jord, tillsammans med ett överflöd av vätejoner i vår planets vidsträckta atmosfär, känd som exosfären. Dessa kombinerade flöden av magnetosfärspartiklar skiljer sig fundamentalt från dem i solvinden. Således, den senaste upptäckten av ytvatten i denna studie motbevisar skärmningshypotesen och föreslår istället att magnetosfären själv skapar en "vattenbro" som kan fylla på månen.
Studien sysselsatte ett tvärvetenskapligt team av experter från kosmokemi, rymdfysik och planetgeologi för att kontextualisera data. Tidigare tolkningar av ytvatten tog inte hänsyn till effekterna av jordjoner och undersökte inte hur ytvatten förändrades över tiden. De enda ytkartor och partikeldata som var tillgängliga under en fullmåne i magnetosfären var vintern och sommaren 2009, och det tog de senaste åren att analysera och tolka resultaten. Analysen var särskilt svår på grund av de få observationer, som krävdes för att jämföra samma månytförhållanden över tid och för att kontrollera temperatur och ytsammansättning.
Mot bakgrund av dessa fynd, framtida studier av solvinden och planetvindarna kan avslöja mer om utvecklingen av vatten i vårt solsystem och de potentiella effekterna av sol- och magnetosfärens aktivitet på andra månar och planetkroppar. Att utöka denna forskning kommer att kräva nya satelliter utrustade med omfattande hydroxyl/vattenkarteringsspektrometrar, och partikelsensorer i omloppsbana och på månytan för att fullständigt bekräfta denna mekanism. Dessa verktyg kan hjälpa till att förutsäga de bästa regionerna för framtida utforskning, gruvdrift och eventuell bosättning på månen. Praktiskt taget, denna forskning kan påverka utformningen av kommande rymduppdrag för att bättre skydda människor och satelliter från partikelstrålningsrisker, och även förbättra datormodeller och laboratorieexperiment av vattenbildning i rymden.
