พื้นผิวดวงจันทร์

SOFIA ตรวจพบโมเลกุลของน้ำ (H 2 O) ใน Clavius ​​Crater ซึ่งเป็นหนึ่งในหลุมอุกกาบาตที่ใหญ่ที่สุดที่มองเห็นได้จากโลก ซึ่งตั้งอยู่ในซีกโลกใต้ของดวงจันทร์ การสังเกตการณ์พื้นผิวดวงจันทร์ก่อนหน้านี้ตรวจพบไฮโดรเจนบางรูปแบบ แต่ไม่สามารถแยกความแตกต่างระหว่างน้ำกับสารเคมีที่ใกล้เคียงอย่างไฮดรอกซิล (OH) ข้อมูลจากตำแหน่งนี้เผยให้เห็นน้ำที่มีความเข้มข้น 100 ถึง 412 ส่วนในล้านส่วน ซึ่งเทียบเท่ากับน้ำขวดขนาด 12 ออนซ์ โดยติดอยู่ในดินขนาด 1 ลูกบาศก์เมตรที่แผ่กระจายไปทั่วพื้นผิวดวงจันทร์ ผลลัพธ์ได้รับการเผยแพร่ในวารสารNature Astronomy ฉบับ ล่าสุด "เรามีข้อบ่งชี้ว่า H 2 O ซึ่งเป็นน้ำที่เราคุ้นเคย อาจปรากฏอยู่บนด้านที่มีแสงแดดส่องถึงของดวงจันทร์" Paul Hertz ผู้อำนวยการแผนกฟิสิกส์ดาราศาสตร์ใน Science Mission Directorate ของ NASA Headquarters ในวอชิงตันกล่าว "ตอนนี้เรารู้แล้วว่าอยู่ที่นั่น การค้นพบนี้ท้าทายความเข้าใจของเราเกี่ยวกับพื้นผิวดวงจันทร์และทำให้เกิดคำถามที่น่าสนใจเกี่ยวกับทรัพยากรที่เกี่ยวข้องกับการสำรวจห้วงอวกาศ" จากการเปรียบเทียบ ทะเลทรายซาฮารามีปริมาณน้ำมากกว่าที่ SOFIA ตรวจพบในดินบนดวงจันทร์ถึง 100 เท่า แม้จะมีปริมาณน้อย แต่การค้นพบนี้ทำให้เกิดคำถามใหม่เกี่ยวกับวิธีสร้างน้ำและวิธีคงอยู่บนพื้นผิวดวงจันทร์ที่ขรุขระและไร้อากาศ น้ำเป็นทรัพยากรล้ำค่าในห้วงอวกาศและเป็นส่วนประกอบสำคัญของชีวิตอย่างที่เราทราบกันดี ไม่ว่าน้ำ SOFIA ที่พบนั้นสามารถเข้าถึงได้ง่ายเพื่อใช้เป็นทรัพยากรหรือไม่ ภายใต้โครงการ Artemis ของ NASA หน่วยงานนี้มีความกระตือรือร้นที่จะเรียนรู้ทุกสิ่งที่ทำได้เกี่ยวกับการมีน้ำบนดวงจันทร์ก่อนที่จะส่งผู้หญิงคนแรกและผู้ชายคนถัดไปไปยังพื้นผิวดวงจันทร์ในปี 2024 และสร้างการมีอยู่ของมนุษย์อย่างยั่งยืนภายในสิ้นปี ทศวรรษ. ผลลัพธ์ของ SOFIA สร้างขึ้นจากการวิจัยก่อนหน้านี้หลายปีเพื่อตรวจสอบการมีอยู่ของน้ำบนดวงจันทร์ เมื่อนักบินอวกาศอะพอลโลกลับมาจากดวงจันทร์ครั้งแรกในปี 1969 คิดว่าดวงจันทร์น่าจะแห้งสนิท ภารกิจเกี่ยวกับวงโคจรและผลกระทบในช่วง 20 ปีที่ผ่านมา เช่น การสังเกตการณ์และตรวจจับหลุมอุกกาบาตบนดวงจันทร์ของ NASA ยืนยันน้ำแข็งในหลุมอุกกาบาตที่มีเงาอย่างถาวรรอบขั้วของดวงจันทร์ ในขณะเดียวกัน ยานอวกาศหลายลำ ซึ่งรวมถึงภารกิจแคสสินีและภารกิจดาวหางดีปอิมแพ็ค ตลอดจนภารกิจจันทรายาน-1 ขององค์การวิจัยอวกาศอินเดีย และกล้องโทรทรรศน์อินฟราเรดบนภาคพื้นดินของนาซา ได้สำรวจพื้นผิวดวงจันทร์อย่างกว้างๆ และพบหลักฐานของความชุ่มชื้น ในภูมิภาคที่มีแดดจัด "ก่อนที่จะมีการสังเกตของ SOFIA เรารู้ว่ามีภาวะขาดน้ำ" เคซีย์ ฮอนนิบอลล์ ผู้เขียนหลักซึ่งตีพิมพ์ผลงานวิทยานิพนธ์ระดับบัณฑิตศึกษาจากมหาวิทยาลัยฮาวายแห่งมาโนอาในโฮโนลูลูกล่าว "แต่เราไม่รู้ว่าจริง ๆ แล้วมีโมเลกุลของน้ำมากน้อยเพียงใด - เหมือนที่เราดื่มทุกวัน - หรืออย่างอื่นมากกว่านั้น เช่น น้ำยาล้างท่อระบายน้ำ" SOFIA เสนอวิธีใหม่ในการดูดวงจันทร์ เครื่องบินโบอิ้ง 747SP ที่ได้รับการดัดแปลงด้วยกล้องโทรทรรศน์ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 106 นิ้ว บินที่ระดับความสูง 45,000 ฟุต เข้าถึงไอน้ำได้สูงกว่า 99% ในชั้นบรรยากาศโลก เพื่อให้มองเห็นจักรวาลอินฟราเรดได้ชัดเจนยิ่งขึ้น ด้วยการใช้กล้องอินฟาเรดของวัตถุจางสำหรับกล้องโทรทรรศน์โซเฟีย (FORCAST) SOFIA สามารถจับความยาวคลื่นจำเพาะเฉพาะของโมเลกุลน้ำได้ที่ 6.1 ไมครอน และค้นพบความเข้มข้นที่ค่อนข้างน่าประหลาดใจในปล่องภูเขาไฟคลาเวียสที่มีแดดจัด "หากไม่มีชั้นบรรยากาศที่หนา น้ำบนพื้นผิวดวงจันทร์ที่มีแสงแดดส่องก็ควรจะสูญเสียไปในอวกาศ" ฮอนนิบอลล์ ซึ่งปัจจุบันเป็นอาจารย์ดุษฎีบัณฑิตที่ศูนย์การบินอวกาศก็อดดาร์ดของนาซาในกรีนเบลต์ รัฐแมริแลนด์กล่าว "ถึงกระนั้นเราก็เห็นมัน มีบางอย่างกำลังสร้างน้ำ และต้องมีบางอย่างดักมันไว้ที่นั่น" กองกำลังหลายฝ่ายอาจมีบทบาทในการส่งหรือสร้างน้ำนี้ อุกกาบาตขนาดเล็กที่ตกลงมาบนพื้นผิวดวงจันทร์ซึ่งมีน้ำปริมาณเล็กน้อย อาจทำให้น้ำสะสมบนพื้นผิวดวงจันทร์เมื่อกระทบ ความเป็นไปได้อีกอย่างคืออาจมีกระบวนการสองขั้นตอนที่ลมสุริยะของดวงอาทิตย์ส่งไฮโดรเจนไปยัง พื้นผิวดวงจันทร์ และทำให้เกิดปฏิกิริยาทางเคมีกับแร่ธาตุที่มีออกซิเจนในดินเพื่อสร้างไฮดรอกซิล ในขณะเดียวกัน รังสีจากการทิ้งระเบิดของอุกกาบาตขนาดเล็กก็สามารถเปลี่ยนไฮดรอกซิลให้กลายเป็นน้ำได้ แล้วน้ำจะถูกเก็บไว้ได้อย่างไร ทำให้สามารถสะสมได้ และยังทำให้เกิดคำถามที่น่าสนใจอีกด้วย น้ำอาจถูกขังอยู่ในโครงสร้างคล้ายลูกปัดเล็กๆ ในดิน ซึ่งก่อตัวขึ้นจากความร้อนสูงที่เกิดจากการกระทบของอุกกาบาตขนาดเล็ก ความเป็นไปได้อีกอย่างคือน้ำอาจซ่อนอยู่ระหว่างเม็ดดินบนดวงจันทร์และเป็นที่กำบังจากแสงแดด อาจทำให้เข้าถึงได้ง่ายกว่าน้ำที่ขังอยู่ในโครงสร้างคล้ายลูกปัด สำหรับภารกิจที่ออกแบบมาเพื่อมองดูวัตถุที่อยู่ไกลและสลัว เช่น หลุมดำ กระจุกดาว และกาแล็กซี สปอตไลต์ของ SOFIA ที่มีต่อเพื่อนบ้านที่ใกล้ที่สุดและสว่างที่สุดของโลกก็ไม่ใช่เรื่องปกติอีกต่อไป โดยทั่วไปแล้วผู้ควบคุมกล้องโทรทรรศน์จะใช้กล้องนำทางเพื่อติดตามดวงดาว ทำให้กล้องโทรทรรศน์ล็อกอยู่กับเป้าหมายการสังเกตอย่างมั่นคง แต่ดวงจันทร์อยู่ใกล้และสว่างมากจนเต็มขอบเขตการมองเห็นทั้งหมดของกล้องนำทาง เมื่อมองไม่เห็นดวงดาว ก็ไม่ชัดเจนว่ากล้องโทรทรรศน์สามารถติดตามดวงจันทร์ได้อย่างน่าเชื่อถือหรือไม่ ในการระบุสิ่งนี้ ในเดือนสิงหาคม 2018 ผู้ปฏิบัติงานตัดสินใจลองสังเกตการทดสอบ “ในความเป็นจริงแล้ว โซเฟียมองดูดวงจันทร์เป็นครั้งแรก และเราไม่แน่ใจด้วยซ้ำว่าเราจะได้ข้อมูลที่น่าเชื่อถือหรือไม่ แต่คำถามเกี่ยวกับน้ำบนดวงจันทร์ทำให้เราต้องลองดู” นาซีม รังวาลา หัวหน้าโครงการของ SOFIA กล่าว นักวิทยาศาสตร์ที่ศูนย์วิจัย Ames ของ NASA ใน Silicon Valley ของแคลิฟอร์เนีย "มันเหลือเชื่อมากที่การค้นพบนี้เกิดขึ้นจากสิ่งที่เป็นการทดสอบเป็นหลัก และตอนนี้เรารู้แล้วว่าเราสามารถทำได้ เรากำลังวางแผนเที่ยวบินเพิ่มเติมเพื่อทำการสังเกตการณ์ให้มากขึ้น" เที่ยวบินติดตามของ SOFIA จะค้นหาน้ำในสถานที่ที่มีแสงแดดส่องถึงเพิ่มเติมและในช่วงข้างขึ้นข้างแรมที่แตกต่างกัน เพื่อเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับวิธีการผลิต จัดเก็บ และเคลื่อนย้ายน้ำไปทั่วดวงจันทร์ ข้อมูลดังกล่าวจะเพิ่มให้กับงานของภารกิจดวงจันทร์ในอนาคต เช่น Volatiles Investigating Polar Exploration Rover (VIPER) ของ NASA เพื่อสร้างแผนที่แหล่งน้ำแห่งแรกบนดวงจันทร์สำหรับการสำรวจอวกาศของมนุษย์ในอนาคต ในวารสาร Nature Astronomy ฉบับเดียวกัน นักวิทยาศาสตร์ได้ตีพิมพ์บทความโดยใช้แบบจำลองทางทฤษฎีและข้อมูลยานอวกาศ Lunar Reconnaissance Orbiter ของ NASA โดยชี้ให้เห็นว่าน้ำอาจถูกขังอยู่ในเงาเล็กๆ ที่อุณหภูมิต่ำกว่าจุดเยือกแข็งทั่วดวงจันทร์มากกว่าที่คาดการณ์ไว้ในปัจจุบัน ผลลัพธ์สามารถพบได้ที่นี่ "น้ำเป็นทรัพยากรที่มีค่าทั้งสำหรับวัตถุประสงค์ทางวิทยาศาสตร์และสำหรับนักสำรวจของเรา" จาค็อบ บลีเชอร์ หัวหน้านักวิทยาศาสตร์การสำรวจของคณะกรรมการภารกิจการสำรวจและปฏิบัติการของมนุษย์ของ NASA กล่าว "หากเราสามารถใช้ทรัพยากรบนดวงจันทร์ได้ เราก็จะสามารถบรรทุกน้ำได้น้อยลงและมีอุปกรณ์มากขึ้นเพื่อช่วยให้สามารถค้นพบทางวิทยาศาสตร์ใหม่ๆ ได้" SOFIA เป็นโครงการร่วมระหว่าง NASA และ German Aerospace Center Ames จัดการโปรแกรม SOFIA วิทยาศาสตร์ และการปฏิบัติภารกิจโดยร่วมมือกับ Universities Space Research Association ซึ่งมีสำนักงานใหญ่ในโคลัมเบีย แมริแลนด์ และสถาบัน SOFIA ของเยอรมันที่มหาวิทยาลัยสตุตการ์ต เครื่องบินลำนี้ได้รับการบำรุงรักษาและดำเนินการโดยศูนย์วิจัยการบินอาร์มสตรองของ NASA อาคาร 703 ในเมืองปาล์มเดล รัฐแคลิฟอร์เนีย