Nauka

Mokra strona Księżyca

Jeśli na Księżycu jest woda - to jesteśmy w domu.

Okolice południowego bieguna Księżyca. Ciemne plamy to wnętrza kraterów, do których promieniowanie słoneczne nigdy nie dociera. Okolice południowego bieguna Księżyca. Ciemne plamy to wnętrza kraterów, do których promieniowanie słoneczne nigdy nie dociera. NASA / GSFC/Arizona State University
Księżyc znowu budzi ciekawość uczonych, od kiedy odkryto na nim wodę. Budowa bazy księżycowej staje się coraz bardziej realna.

W grudniu 1972 r. powróciła na Ziemię ostatnia z sześciu załóg, które dotarły na Księżyc w ramach projektu Apollo. Wkrótce po tym nasz najbliższy kosmiczny sąsiad został niemal całkowicie zapomniany. Wprawdzie w latach 1973–76 odwiedziły go trzy sondy radzieckie i jedna amerykańska, ale było to już tylko słabe echo wielkich bitew, jakie USA i ZSRR stoczyły w poprzednim 10-leciu na kosmicznym froncie zimnej wojny. Amerykanie wznowili badania po przeszło 20-letniej przerwie; Związek Radziecki – nigdy. Jego sukcesorka, Rosja, dopiero teraz przygotowuje łazik, który ma polecieć na Srebrny Glob w 2014 r.

W połowie lat 90. aż 75 proc. Księżyca nie miało dokładnych map, co samo w sobie skłaniało do zainteresowania się nim na nowo. Jeszcze silniejszym bodźcem były sensacyjne wyniki misji Clementine, podjętej w 1994 r. pod egidą Strategic Defense Initiative Organization – ciała powołanego do ucieleśnienia wizji słynnych Gwiezdnych Wojen Ronalda Reagana. Jej głównym celem było przetestowanie elementów wyposażenia satelitów wojskowych, ale przy okazji udało się wykonać opracowany przez NASA plan naukowy.

W ciągu dwóch miesięcy uzyskano 1,8 mln zdjęć Srebrnego Globu i przeprowadzono badania radarowe jego powierzchni. Bomba wybuchła, gdy po analizie danych ogłoszono, że w wiecznie zacienionych kraterach w pobliżu księżycowych biegunów mogą być znaczne ilości zamrożonej wody.

Woda cenniejsz niż złoto

Woda okazała się magnesem, który przyciągnął do Księżyca nie tylko Amerykanów, lecz także Chińczyków, Hindusów, Japończyków i Europejską Agencję Kosmiczną ESA. Łatwo to zrozumieć, gdy uprzytomnimy sobie, że była cenniejsza niż złoto: pod koniec lat 90. za kilogram tego kruszcu płacono równowartość 15 tys. dzisiejszych dolarów, podczas gdy wyniesienie promem kosmicznym kilogramowego ładunku na niską orbitę wokółziemską kosztowało cztery razy drożej. Gdyby wodne zasoby naszego satelity okazały się znaczne, zniknęłaby główna przeszkoda utrudniająca budowę bazy księżycowej.

Po co nam taka baza? Od badaczy Układu Słonecznego usłyszymy, że Księżyc to swego rodzaju kamień z Rosetty z doskonale zachowanym zapisem historii formowania się planet grupy Ziemi. Astrofizyków pociąga jego niewidoczna z Ziemi półkula, całkowicie wolna od radiowych szumów generowanych przez naszą cywilizację. Chcielibyśmy zbudować na niej olbrzymie radioteleskopy, by za ich pomocą dowiedzieć się, jak doszło do tego, że 13 mld lat temu w ciemnym kosmosie rozbłysły pierwsze gwiazdy.

Dla astronautów Księżyc jest świetnym poligonem umożliwiającym szkolenie załóg i testowanie wyposażenia statków kosmicznych. Jeśli ktoś lub coś nie potrafi długo działać przy ciążeniu sześciokrotnie słabszym od ziemskiego, pełnej ekspozycji na promieniowanie kosmiczne i temperaturze wahającej się od -180 do +110 C, z pewnością nie nadaje się do lotów międzyplanetarnych. W dalszej perspektywie rozbudowana baza księżycowa mogłaby służyć jako port dla dużych statków kosmicznych, których starty z Ziemi byłyby nieopłacalne ze względu na silne przyciąganie naszej planety.

Korzyści z zasiedlenia Księżyca odnieśliby także zwykli obywatele. Przecież technologie opracowane na potrzeby eksploracji kosmosu bardzo często znajdują zastosowanie w życiu codziennym. NASA podaje na to liczne przykłady, niekiedy tak odległe od astronautyki jak ulepszona odżywka dla niemowląt, aparatura do diagnostyki raka piersi czy specjalny smar do kołowrotków wędkarskich.

H2O czyli wodór i tlen

Wyzwania związane z budową i utrzymaniem bazy księżycowej z pewnością zaowocowałyby wynalazkami wydłużającymi tę listę. Wielkie przedsięwzięcie, jakim byłaby budowa bazy, spowodowałoby też niebagatelny wzrost zatrudnienia (w epoce świetności promów kosmicznych przy ich obsłudze pracowało ponad 32 tys. osób!).

Załogi międzynarodowej stacji kosmicznej używają wody niemal wyłącznie do zaspokajania potrzeb kulinarnych i higienicznych. Dla mieszkańców bazy księżycowej byłaby ona także źródłem tlenu i materiałem do produkcji paliwa rakietowego (przypomnijmy: wiele silników rakietowych spala mieszaninę ciekłego wodoru i ciekłego tlenu).

Nic więc dziwnego, że głównym celem pierwszej po długiej przerwie misji księżycowej stała się inwentaryzacja zasobów wodnych. Przeprowadzono ją za pomocą zbudowanej przez NASA sondy Lunar Prospector, która krążyła wokół Srebrnego Globu od połowy stycznia 1998 do końca lipca 1999 r. Na jej pokładzie była aparatura do zdalnego wykrywania atomów wodoru w półmetrowej wierzchniej warstwie księżycowego gruntu – tzw. regolitu.

Po zakończeniu misji NASA ogłosiła, że jeśli cały wykryty przez Prospectora wodór jest związany w wodzie (inna możliwość praktycznie nie wchodziła w rachubę), to przy obu biegunach Księżyca może jej być nawet 6 km sześc., czyli ok. 10 razy więcej niż w jeziorze Śniardwy.

Taka jej ilość, po rozłożeniu na tlen i wodór, wystarczyłaby do napełnienia zbiorników 8 mln promów kosmicznych. W oczach amatorów podróży międzyplanetarnych atrakcyjność Księżyca gwałtownie wzrosła. Tym bardziej że Lunar Prospector odkrył niewielkie „oazy magnetyczne”, w których powierzchnia księżycowego globu jest skutecznie osłaniana przed szkodliwym dla ludzi korpuskularnym promieniowaniem Słońca (tzw. wiatrem słonecznym).

Pracowita sonda zinwentaryzowała też liczne nieregularności pola grawitacyjnego, które niczym kosmiczne rafy utrudniają nawigowanie po wokółksiężycowych orbitach. Ich źródłem są tzw. maskony – ukryte we wnętrzu Księżyca obszary o podwyższonej gęstości, powstałe prawdopodobnie ok. 4 mld lat temu podczas zderzeń naszego satelity z dużymi planetoidami (nazwa maskon pochodzi od angielskiego mass concentration – koncentracja masy).

Na pokładzie Lunar Prospectora umieszczono niewielką urnę z prochami Eugene’a Shoemakera – wybitnego amerykańskiego astronoma, geologa i planetologa, który m.in. wykazał, że słynny krater Barringera w Arizonie jest efektem uderzenia meteorytu. Shoemaker chciał wejść w skład jednej z załóg programu Apollo – nie pozwolił mu jednak na to stan zdrowia. Trenował więc tylko astronautów w polowych pracach geologicznych. Zapytany kiedyś o największe marzenie swojego życia, odpowiedział: „Choćby raz puknąć młotkiem w Księżyc”.

Jaskinia księżycowa o głębokości ok. 100 m. Całkowicie chroni przed wpływem promieniowania kosmicznego. Byłaby dobrym miejscem na założenie bazy.NASA/GSFC/Arizona State UniversityJaskinia księżycowa o głębokości ok. 100 m. Całkowicie chroni przed wpływem promieniowania kosmicznego. Byłaby dobrym miejscem na założenie bazy.

 

Jego przyjaciele z NASA postanowili spełnić to życzenie symbolicznie: 31 lipca 1999 r. na sygnał z Ziemi Lunar Prospector zszedł z orbity i roztrzaskał się w położonym obok południowego bieguna Księżyca kraterze, który otrzymał imię Shoemakera. Ale astronautyczny pochówek zasłużonego planetologa nie był jedynym celem tego manewru. Kierownictwo misji spodziewało się, że obłok uformowany z rozrzuconego wskutek uderzenia sondy i częściowo odparowanego regolitu będzie widoczny z Ziemi, co umożliwi niezależne oszacowanie ilości wody w księżycowym gruncie.

Wodne poszukiwania

Niestety, żaden z wielu teleskopów skierowanych wtedy na południowy biegun Księżyca nie zauważył nic interesującego. Na potwierdzenie optymistycznych oszacowań dokonanych przez Lunar Prospectora z orbity przyszło czekać dobrych kilka lat. Zanim je uzyskano, w 2005 r. dotarła do Księżyca niewielka europejska sonda SMART-1, która m.in. dostarczyła pierwsze kompletne zdjęcia okolic bieguna południowego. Okazało się, że wiecznie zacienione kratery, w których jest tak zimno jak na Plutonie (-230 st. C), sąsiadują tam z prawie nieustannie oświetlonymi szczytami, wprost idealnie nadającymi się do zainstalowania baterii słonecznych.

W październiku 2007 r., nieco ponad rok po zakończeniu misji SMART, na orbitę wokół Srebrnego Globu weszła japońska sonda Kaguya, której zawdzięczamy pierwszą kompletną topograficzną mapę naszego satelity (wykorzystaną m.in. do wizualizacji Księżyca w programie Google Earth) oraz mapę nasłonecznienia obszarów podbiegunowych.

Miesiąc później zaczęła krążyć wokół Księżyca chińska sonda Chang’e 1. Jej głównym zadaniem było przetestowanie technologii umożliwiających kosmiczną nawigację w układzie Ziemia–Księżyc i utrzymywanie wysokoprzepustowych łączy do komunikacji z aparaturą badawczą. Wywiązała się z niego celująco, a ponadto wykonała stereoskopowe zdjęcia całej powierzchni naszego satelity i sporządziła mapy rozmieszczenia różnych pierwiastków (m.in. uranu). Ubocznym efektem obu tych misji było spopularyzowanie baśni i mitów Dalekiego Wschodu: Kaguya to imię księżycowej księżniczki z baśni japońskiej, zaś Chang’e jest boginią Księżyca w mitologii chińskiej.

Jesienią 2008 r. do Kaguyi i Chang’e dołączyła hinduska sonda Chandrayaan-1 (Księżycowy pojazd), wyposażona m.in. w ultranowoczesny radar o wysokiej rozdzielczości. Za jego pomocą w ok. 40 niewielkich kraterach położonych w pobliżu północnego bieguna wykryto złoża lodu wodnego o łącznej objętości szacowanej na 0,6 km sześc.

Jeszcze bardziej intrygujące dane pochodziły z przyrządu obserwującego powierzchnię Księżyca w podczerwieni. Okazało się, że nasz satelita nie tylko magazynuje „kopalną” wodę (prawdopodobnie dostarczoną na jego powierzchnię przez komety), lecz także sam ją wytwarza. Cząsteczki wody powstają wskutek bombardowania minerałów zawierających tlen przez szybkie protony, które są głównym składnikiem wiatru słonecznego. Wprawdzie ten sam wiatr rozbija je ponownie na tlen i wodór, ale procesy syntezy i destrukcji równoważą się, gdy na tonę regolitu przypada mniej więcej filiżanka wody.

Chandrayaan-1 jeszcze pracował, gdy dołączył do niego amerykański próbnik LRO (Lunar Reconnaisance Orbiter). Towarzyszyła mu dwuczęściowa sonda LCROSS (Lunar Crater Observation and Sensing Satellite), która 9 października 2009 r. uderzyła z prędkością 9 tys. km/godz. w wiecznie zacieniony krater Cabeus, w pobliżu południowego bieguna Księżyca. Gdy jej pierwsza część – prawie dwuipółtonowa rakieta Centaur – wbijała się w regolit, podążający za nią „pasterz” (Shepherding Spacecraft) miał przed sobą jeszcze cztery minuty lotu, podczas których wraz z LRO fotografował powstałą po uderzeniu chmurę i badał jej skład chemiczny.

Szczegółowa analiza danych zajęła kilka miesięcy i doprowadziła do bardzo obiecujących wniosków: w chmurze znajdowały się kryształki czystego lodu wodnego, a całkowitą zawartość wody w regolicie oceniono na 5 proc. Nasz satelita ma więc wody pod dostatkiem. Mało tego: metoda jej pozyskiwania jest bardzo prosta – wystarczy lekko ogrzać regolit, na przykład za pomocą mikrofal.

Eksploracja Księżyca nabiera rozmachu. Nadal działa LRO, który przesłał już ponad 200 terabajtów danych (więcej niż wszystkie pozostałe sondy razem wzięte). Jego kamery obfotografowały naszego satelitę z rozdzielczością do 50 cm na piksel, odnajdując zaginiony 40 lat temu radziecki łazik Łunochod-1 i ukazując wiele innych śladów aktywności człowieka (m.in. wszystkie lądowniki Apollo).

Od kilku miesięcy pracują dwa inne amerykańskie próbniki, które mają dokładnie zbadać, w jaki sposób na powierzchnię Księżyca oddziałuje wiatr słoneczny. W drodze są dwa dalsze, wysłane w celu zbadania wewnętrznej budowy księżycowego globu. Chiny, Rosja (we współpracy z Indiami) oraz Japonia budują księżycowe łaziki. Nie ma jeszcze wprawdzie decyzji o budowie księżycowej bazy, ale coraz więcej wskazuje na to, że takie przedsięwzięcie jest jak najbardziej realne.

Polityka 51.2011 (2838) z dnia 14.12.2011; Nauka; s. 68
Oryginalny tytuł tekstu: "Mokra strona Księżyca"
Więcej na ten temat
Reklama

Codzienny newsletter „Polityki”. Tylko ważne tematy

Na podany adres wysłaliśmy wiadomość potwierdzającą.
By dokończyć proces sprawdź swoją skrzynkę pocztową i kliknij zawarty w niej link.

Informacja o RODO

Polityka RODO

  • Informujemy, że administratorem danych osobowych jest Polityka Sp. z o.o. SKA z siedzibą w Warszawie 02-309, przy ul. Słupeckiej 6. Przetwarzamy Twoje dane w celu wysyłki newslettera (podstawa przetwarzania danych to konieczność przetwarzania danych w celu realizacji umowy).
  • Twoje dane będą przetwarzane do chwili ew. rezygnacji z otrzymywania newslettera, a po tym czasie mogą być przetwarzane przez okres przedawnienia ewentualnych roszczeń.
  • Podanie przez Ciebie danych jest dobrowolne, ale konieczne do tego, żeby zamówić nasz newsletter.
  • Masz prawo do żądania dostępu do swoich danych osobowych, ich sprostowania, usunięcia lub ograniczenia przetwarzania, a także prawo wniesienia sprzeciwu wobec przetwarzania, a także prawo do przenoszenia swoich danych oraz wniesienia skargi do organu nadzorczego.

Czytaj także

Świat

Gdzie na świecie aborcja jest legalna, a gdzie kobiety muszą ją wykonywać w podziemiu?

Co roku na świecie dokonuje się ponad 40 mln aborcji – głównie w tych krajach, gdzie poziom wiedzy na temat antykoncepcji jest niski.

Redakcja
22.10.2020
Reklama

Ta strona do poprawnego działania wymaga włączenia mechanizmu "ciasteczek" w przeglądarce.

Powrót na stronę główną