LCROSS byla neobvyklá mise v tom, že při studiu planetárního tělesa spoléhala na dopad. Nejen, že mise byla neobvyklá, ale také oblak vyvržení vytvořený nárazem dutého raketového posilovače Centaur do Měsíce.
„Běžný náraz s pevným impaktorem vymrští úlomky víc než nahoru, jako obrácené stínidlo, které se při zhasnutí rozšiřuje a rozšiřuje,“ řekl Pete Schultz z Brown University a člen vědeckého týmu LCROSS. 'Ale konfigurace dutého impaktoru - prázdného raketového posilovače - vytvořila oblak, který měl jak nízký úhel, ale co je důležitější, také opravdu výrazný vysoký úhel, který vystřelil téměř přímo nahoru.'
Tento vysoký oblak zvedl trosky natolik, že byly osvětleny slunečním světlem a mohly být studovány kosmickou lodí.
I když oblak nebyl vidět ze Země, jak bylo před dopadem inzerováno, viděly ho jak pastevecké kosmické lodě LCROSS, tak i Lunar Reconnaissance Orbiter. Použití utraceného Kentaura nebylo ani tak záměrem mise, jako spíše využitím toho, co bylo k dispozici. Ale ukázalo se to jako skvělá volba.
'Myslím, že jsme měli docela štěstí,' řekl Schultz Universe Today v telefonickém rozhovoru tento týden. „Myslím, že jiný design a možná jsme dostali velmi odlišný výsledek. Do slunečního světla se možná nedostalo mnoho úlomků a vlečka by byla velmi dočasná.“
Aby se trosky dostaly dostatečně vysoko, aby se dostaly do slunečního světla, musely vystoupat asi půl míle nad dno kráteru.
„Abychom to uvedli do perspektivy,“ řekl Schultz, „museli jsme vyhodit trosky do výšky dvojnásobku Sears Tower, nejvyšší budovy v USA. Nyní má Měsíc menší gravitaci, takže když jej přivedeme zpět na Zemi a porovnáme, je to jako snažit se hodit míč na vrchol Washingtonova památníku. Takže je třeba překonat velkou gravitaci a ukázalo se, že tento dopad to udělal, protože jsme použili dutý impaktor.“
Když raketový booster zasáhl a kráter se začal tvořit, měsíční povrch se zhroutil a vystřelil vzhůru – téměř jako tryskáč – ke slunečnímu světlu a nesl s sebou těkavé látky, které byly uvězněny v regolitu.
Aby bylo možné zjistit, jak bude dopad vypadat, Schultz a jeho tým, který zahrnoval postgraduálního studenta Brendana Hermalyna, provedli dopady a modelování v malém měřítku. Jejich testy byly provedeny jen pár měsíců před skutečným dopadem a použily malé půlpalcové projektily do různých povrchů.
'Většina nárazů, když je modelujeme, předpokládáme, že nárazové hlavice jsou pevné,' řekl Schultz. „Prováděli jsme experimenty s plnými i dutými projektily, a když jsme použili dutý projektil, čekalo nás skutečné překvapení. Nejenže jsme viděli, jak se trosky pohybují směrem ven, ale také nahoru.'
„Opravdu jsme přesně nevěděli, co uvidíme při skutečném dopadu LCROSS, ale naše testy mnohé vysvětlily,“ pokračoval Schultz, „vysvětlující, proč jsme viděli, co jsme udělali a proč jsme viděli vlečky tak dlouho. . Kdyby to vycházelo jako obrácené stínidlo nebo roztahující se trychtýř, úlomky by se dostaly nahoru a zase dolů a pravděpodobně by byly hotové během asi 20 sekund. Místo toho to stále přicházelo.'
Ale byly tam nějaké očekávané momenty. Když se pastevecká sonda LCROSS přiblížila k měsíčnímu povrchu, Tony Colaprete a tým znovu upravili expozice na kamerách a tým byl schopen skutečně vidět povrch Měsíce v posledních sekundách před dopadem.
'To bylo skvělé,' řekl Schultz. 'To znamená, že jsme viděli kráter, byli jsme schopni získat odhad, jak velký kráter byl, a dávalo to smysl s tím, co říkaly naše předpovědi.' Ale byli jsme také schopni vidět zbytky tohoto vysokého úhlu vlečky, které se stále vracejí na povrch. To muselo být vystřeleno téměř přímo do vesmíru a nyní se vracelo na Měsíc. Viděli jsme to jako velmi rozptýlený mrak a viděli jsme, jak se zbývající části regolitu vracejí dolů jako fontána. Pro mě to byla ta nejzajímavější část.'
Schultz řekl, že byl při dopadu nervózní.
„Musím se přiznat, že jsme byli na špendlíky a jehly,“ řekl, „protože to bylo něco mnohem většího než experimenty s použitím půlpalcových projektilů a nevěděli jsme, jestli se to zvětší. Měli jsme co do činění s něčím, co vypadalo jako školní autobus bez dětí na palubě, který narážel do Měsíce, a nevěděli jsme, jestli se to bude chovat stejně jako naše menší modely.'
A i když se oblak choval jako modely, došlo k mnoha překvapením – jak v dopadu, tak v tom, co bylo nyní objeveno v kráteru Cabeus.
„Věděli jsme, kdy dopadne na hladinu – víme, jak rychle jsme jeli a kde jsme nad hladinou – a ukázalo se, že došlo ke zpoždění, než jsme viděli záblesk, a to bylo opravdu překvapení,“ Schultz řekl. 'Bylo to asi půl sekundové zpoždění a pak to trvalo asi třetinu sekundy, než to začalo stoupat a jasnější.' Celé to trvalo sedm desetin sekundy, než se začalo rozjasňovat. To je charakteristický znak nadýchaného povrchu.'
Schultz řekl, že vědí, že to byl pravděpodobně „načechraný“ povrch z experimentů a modelování a ze srovnání s misí Deep Impact, u které byl spoluřešitelem.
'Jedna z prvních věcí, které jsme si uvědomili, bylo, že to není váš normální regolit - to, co si obvykle představujete pro Měsíc,' řekl Schultz. 'Sledovali jsme záblesk a hledali jsme, jaký typ spekter jsme viděli.' Spektra obsahují otisky prstů složení prvků a sloučenin. Čekali jsme, že kvůli nízké rychlosti toho ve skutečnosti moc neuvidíme. Ale místo toho jsme okamžitě dostali pár zásahů, viděli jsme náhlou emisi OH, což je na této vlnové délce charakteristika vedlejšího produktu ohřevu vody. Další 2sekundová expozice byla, když se věci začaly objevovat, celková spektra se rozjasnila, což znamenalo, že jsme viděli více prachu. Ale pak jsme viděli tento velký obří vrchol sodíku, jako maják, velmi jasnou sodíkovou čáru.“
A pak tu byly další dva řádky, které byly velmi zvláštní. 'Nejlepší asociace, kterou jsme mohli najít, byla stříbrná,' řekl Schultz. 'To bylo překvapení.' Poté se všechny tyto další emisní čáry začaly objevovat, když se do slunečního světla dostalo více materiálu. To naznačuje, že jsme házeli prach do slunečního světla a těkavé látky, které byly zamrzlé v čase, doslova ve stínech Cabea, se zahřívaly a uvolňovaly se.'
Některé z těchto sloučenin zahrnovaly nejen vodu a OH, ale také věci jako oxid uhelnatý, oxid uhličitý a metan, „věci, na které nemyslíme, když mluvíme o Měsíci,“ řekl Schultz. „To jsou sloučeniny, na které myslíme, když přemýšlíme o kometách, takže teď jsme v pozici, že to, co vidíme na pólech, je možná výsledkem dlouhé historie dopadů, které s sebou přinášejí spoustu tohoto typu materiálu. “ ( Přečtěte si náš rozhovor s Tonym Colapretem, kde se dozvíte více o nedávných výsledcích LCROSS. )
Ale nikdo si není jistý, jak může Měsíc tyto těkavé látky udržet a jak se dostanou do polárních kráterů.
Abychom to zjistili, Schultz řekl, že je zapotřebí více misí na Měsíc.
'I když tam byli astronauti Apolla, nyní po 40 letech nacházíme věci, které nám z toho všeho trhají hlavy,' řekl Schultz. 'Ukazuje ti to, že můžeš nějaké místo navštívit a myslet si, že znáš, ale musíš se vrátit a možná tam i žít.'
Schultz řekl, že jako experimentátor se člověk nikdy nemůže cítit samolibě, ale když viděl, jak se skutečný chochol choval stejně jako jejich modely, byli on a jeho tým velmi šťastní. „Experimenty umožňují přírodě, aby vás učila, a proto je velmi zajímavé je dělat. Jsme pokořeni téměř denně.'