„Vodní cyklus na Měsíci“ je fráze, kterou mnoho lidí – včetně lunárních vědců – nikdy nečekalo, že uslyší. Tento překvapivý nový nález všudypřítomné vody na povrchu Měsíce, který loni odhalily a potvrdily tři různé kosmické lodě, byl jedním z hlavních témat nedávných diskusí a studií lunárních výzkumníků. Ale přijít na cyklus toho, jak se voda během lunárního dne objevuje a mizí, zůstává nepolapitelné. Od této chvíle vědci předpokládají několik různých procesů, které by mohly dodávat vodu a hydroxyl (OH) na měsíční povrch: meteority nebo komety narážející na Měsíc, odplyňování z vnitřku Měsíce nebo sluneční vítr interagující s měsíčním regolitem. Ale zatím se žádné podrobnosti o žádném z těchto procesů nesčítají.
Dana Hurley z The Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory je součástí týmu vědců pokoušejících se modelovat měsíční vodní cyklus a diskutovala o práci na třetím výročním lunárním fóru NASA Lunar Science Institute v Ames Research Center, 20.–22. července 2010. .
'Když děláme model, předpokládáme, že způsob, jakým se voda ztrácí, je prostřednictvím fotodisociace, a tím se stanoví časové měřítko,' řekl Hurley Universe Today. 'A při použití tohoto časového měřítka se množství, které přichází přes sluneční vítr nebo mikrometeority, nemůže sčítat s pozorovaným množstvím, pokud je v ustáleném stavu, takže něco nehýbe.'
Fotodisociace spočívá v rozpadu látky na jednodušší složky zářením sluneční energie.
Zdá se, že množství vody se v průběhu lunárního dne mění. Dvě pozorování s týdenním odstupem spektrometrem na předělané kosmické lodi Deep Impact (nyní nazývané EPOXI) ukázala, že oblast, která se za úsvitu nacházela poblíž terminátoru Měsíce, měla detekovatelné množství vody a hydroxylu, ao týden později, když bylo blízko poledne, tyto látky byly pryč. Ale nová oblast za úsvitu měla H2O a OH.
Jedna teorie tvrdí, že voda a hydroxyl jsou zčásti tvořeny vodíkovými ionty ve slunečním větru. Do místního poledne, kdy je Měsíc nejteplejší, se ztrácí část vody a hydroxylu. K večeru se povrch opět ochladí a voda a hydroxyl se vrátí.
Ale, řekl Hurley, sluneční vítr v ustáleném stavu nereprodukuje pozorovanou povrchovou hustotu vody a hydroxylu.
Navíc pohled na další možné zdroje – známá míra zdrojů mikrometeoroidů a komet – také neposkytne množství pozorovaného H20 a OH.
'Opravdu bychom rádi měli mnohem více pozorování, abychom pochopili, jak se to v průběhu dne vyvíjí,' řekl Hurley.
Voda v polárních oblastech na Měsíci Uznání: ISRO/NASA/JPL-Caltech/Brown Univ./USGS
Hurley ve své přednášce uvedla, že její tým se snažil podívat na všechny možné úhly a nápady, včetně nedávných větších kometárních zásahů na Měsíci nebo potenciálně sezónní události, kdy by se voda usazená na zimních pólech mohla uvolnit, když se v létě oteplí. Ale zatím žádná z těchto myšlenek nebyla testována nebo modelována a zatím neposkytují řešení pro denní koloběh vody, který byl pozorován.
Poznamenala také, že protože zjevně probíhají některé jedinečné procesy, interakce mezi povrchem a atmosférou vyžaduje další studium.
'Povrch a atmosféra jsou propojené,' řekl Hurley v rozhovoru pro Universe Today. „Atmosféra se vyrábí z povrchu; na Měsíci není žádná atmosféra, která by vydržela dlouhou dobu a neustále se vyrábí a ztrácí. A tak přichází z povrchu, buď z něčeho, co pochází z lunárních zrn regolitu, nebo z něčeho, co s těmito zrny interaguje, ať už je to sluneční vítr nebo něco, co dopadá. Takže povrch je zdrojem atmosféry a tato atmosféra se vrací a znovu interaguje s povrchem. A opravdu musíte pochopit celý ten systém.“
Jaký je tedy její nejlepší odhad ohledně zdroje vody?
Hurley řekl, že v regolitu musí probíhat nějaký druh recyklace a možná i složitá povrchová chemie, která umožňuje, aby H20 a OH existovaly delší dobu, což by lépe vysvětlilo povrchovou hustotu.
'Dívala jsem se na to, co se může dít v atmosféře a jak věci přeskakují z povrchu nahoru a pak zpět dolů na povrch,' řekla. 'Měsíční regolit je dosti volný a tyto malé částice a plyny mohou v regolitu sestupovat dolů a být na vrcholu několik centimetrů a propracovávat se dolů a zpět. Takže v té horní vrstvě probíhá výměna, která funguje jako rezervoár. To je můj nejlepší odhad toho, co se děje.'