دانشمندانی در آمریکا ادعا می‌کنند که آبِ موجود بر سطح ماه می‌تواند از بادهای خورشیدی نشأت گرفته باشد. آزمایش‌های آن‌ها روی نمونه‌هایی از سطح ماه، وجود مقادیر قابل ملاحظه‌ای از هیدروکسیل را درون ذرات شیشه‌ای بر سطح ماه آشکار می‌سازد که در اثر برخورد سنگ‌های آسمانی ریز، در رگولیت ماه (لایه‌ای از پودر و تکه سنگ‌های سبک که سطح ماه را می‌پوشانند) تشکیل شده‌اند.

هرچند بحث بر سر امکان وجود آب در ماه از دهه‌ی 1970 آغاز شد، اما در سال 2008 بود که به لطف پیشرفت‌های فناوری، مقدار دقیق آب موجود در ماه تأیید شد. در این سال ماهواره‌ی مشاهده‌گر و حس‌گر دهانه‌های آتشفشان‌های ماه ناسا (LCROSS) با یک دهانه‌ی آتشفشان دائمی ماه برخورد کرد و توده‌ای از مواد را بیرون راند که ثابت شده به‌طور شگفت‌آوری مملو از آب یخ‌زده است. آب و دیگر ترکیبات هیدروژنی (OH، CH یا H₂) نیز در رگولیت ماه شناسایی شد.

دو سال پیش، LCROSS بار دیگر آب را به شکل یخ بر رگولیت ماه شناسایی کرد، که وجود آب بر سطح ماه را ثابت می‌کند. اما برای پاسخ‌گویی به این پرسش که آب چگونه وارد آن‌جا شده است، محققان روش‌های متفاوتی را در نظر گرفتند که بر آن اساس، آب سطحی می‌تواند به‌ طرق مختلف از جمله بادهای خورشیدی، اصابت یک دنباله‌دار یخی با سطح ماه یا گاززدایی آتشفشان، بر سطح ماه تشکیل شده باشد. با وجود آن‌که شبیه‌سازی‌های آزمایشگاهیِ بمباران بادهای خورشیدی با موفقیت تولید ترکیبات هیدروکسیل (که از یک اتم هیدروژن و یک اتم اکسیژن تشکیل شده) بر خاک ماه را به نمایش گذاشت، اما منشأ دقیق ذخیره‌ی هیدروژن در خاک ماه همچنان نامعلوم باقی ماند.

واکاوی ذرات

در این پژوهش جدید، نویسنده‌ی راهبر، یانگ لیو از دانشگاه تنسی، به همراه جمعی از همکارانش از دانشگاه میشیگان و مؤسسه فناوری کالیفرنیا، هیدروکسیل موجود در ذرات خاکِ گرفته شده از نمونه‌های آپولو را اندازه‌گیری کردند. پس از آن، آن‌ها برای شناسایی شکل شیمیایی هیدروژن موجود در ماده، هم‌چنین فراوانی و ترکیبات ایزوتوپ آن، از تکنیک‌های طیف‌سنجی مادون قرمز تبدیل فوریه (FTIR) و طیف‌سنج جرمی یون ثانویه (SIMS) استفاده کردند.

«لیو چنین توضیح داد که به‌وسیله‌ی طیف‌سنج مادون قرمز، که در آزمایشگاه یوکسوژانگ دانشگاه میشیگان انجام شد، ‌توانستیم شکل «آب» را دریابیم (که آیا از OH تشکیل شده، یا H₂O یا CH». آن تیم با استفاده از طیف‌سنج یون ثانویه، که در کالتک انجام شد، مقدار هیدروژن موجود و ترکیب شیمیایی آن را اندازه‌گیری نمودند. ژانگ گفت: «دریافتیم که جزء تشکیل‌دهنده‌ی «آب» موجود در رگولیت ماه، یعنی هیدروکسیل، عمدتاً از کاشت پروتونِ بادهای خورشیدی حاصل شده است، که این پروتون‌ها به‌طور موضعی با اکسیژن ترکیب شده تا هیدروکسیل تشکیل دهند و به‌واسطه‌ی برخورد پرحرارتی که منجر به ذوب می‌شود، به داخل ذرات شیشه‌ای رانده می‌شوند»

ردیابی منشأ آب

بادهای خورشیدی جریان ثابتی از ذرات بارداری هستند که از سمت خورشید می‌آیند و به گفته‌ی لیو انرژی آن برای آسیب زدن به سطح یک ذره کافی است اما در عین حال سطح انرژی آن، به قدر کافی پایین هست که وارد سطح شده و با اکسیژن آن پیوند برقرار سازد. او می‌گوید: «در حین برخوردهای پرحرارت بعدی که منجر به ذوب خاک‌های سطح ماه می‌شود، برخی از هیدروژن‌ها جابه‌جا شده و درون ذرات شیشه‌ای که به‌واسطه‌ی برخورد تشکیل شده، قرار می‌گیرند». لیو چنین ادامه می‌دهد که از آن‌جا که جوی محافظ یا میدان مغناطیسی دائمی در ماه وجود ندارد، بادهای خورشیدی در طول میلیاردها سال سطح ماه و سایر اجرام آسمانی عاری از هوا را بمباران کرده و عناصر سازنده‌ی لازم برای تشکیل هیدروکسیل را به وجود آورده‌اند.

«هیچ یک از مطالعات قبلیِ نمونه‌های سطح ماه نتوانسته بودند ترکیب شیمیایی هیدروژن را تعیین نمایند، اما اکنون، ما هیدروژن موجود بر خاک‌ ماه را به صورت هیدروکسیل‌هایی درون ذرات شیشه‌ای شناسایی نمودیم». به دلیل توافق شبیه‌سازی‌های انجام شده در آزمایشگاه و سنجش‌های راه دور، اعضای تیم معتقدند شواهد محکمی وجود دارد که از سرچشمه گرفتنِ بخشی از آب‌ موجود در سطح ماه از بادهای خورشیدی، حکایت می‌کند. یافته‌های لیو نشان می‌دهد که بادهای خورشیدی به همراه برخورد دنباله‌دارها منابع محتملی برای یخ‌‌های قطبی ماه هستند. علاوه بر آن، این یافته‌ها امکان وجود آب بر سطح عطارد و سیارک‌هایی نظیر وستا یا اروس، در ماورای منظومه‌ی شمسی ما را نشان می‌دهند. هرچند این اجرام محیط‌های بسیار متفاوتی دارند، لیو بر این باور است که همه‌ی آن‌ها پتانسیل تولید آب را دارا می‌باشند.

او چنین عرضه می‌دارد: «رگولیت همه‌ جای سطح ماه را پوشانده است و ذرات شیشه‌ای حدود نیمی از رگولیت ماه را تشکیل داده‌اند». «پژوهش‌های ما نشان می‌دهد که هیدروکسیل که تشکیل دهنده‌ی «آب» است، در تمامی سطح ماه گسترش یافته است، اگرچه به شکل یخ یا مایع نیست که در آینده در پایگاه فضایی سرنشین‌داری در سطح ماه، به راحتی از آن بهره‌برداری شود.

25000 دلار برای نیم‌ لیتر

محققان خاطرنشان کردند که یافته‌های آنان نشان‌گر وجود حجم عظیمی از ذخایر آب در ماه است و این، منبعی ارزشمند می‌باشد. لیو ابراز داشت: «از آن‌جا که دست‌یابی به تقریباً نیم لیتر آب از ماه، 25000 دلار هزینه دربرداشت؛ گسترش روش‌هایی برای تولید آب از مواد موجود بر سطح ماه ضروری می‌باشد. این موضوع به لحاظ استقرار بشر بر ماه در آینده‌ی نزدیک، از اهمیت اولی برخوردار است».

او چنین توضیح داد که این آب (در شکل هیدروژن مایع و اکسیژن مایع) بیش از همه برای سوخت راکت‌ها اهمیت خواهد داشت، همچنین می‌افزاید که پیشنهادهایی از سوی دیگران ارائه شده است که بر مبنای آن، آب یخ‌زده‌ی قطب شمال ماه به تنهایی می‌تواند به سوختی تبدیل شود که به‌واسطه‌ی آن یک سفینه‌ی فضایی می‌تواند به مدت 2200 سال هر روز به فضا پرتاب شود. «اکنون ما منابع آبی در اختیار داریم که نه تنها گیاهان و انسان‌ها قادر به استفاده‌ از آن هستند، بلکه به عناصر تشکیل‌دهنده‌ی خود (O₂ و H₂) نیز تجزیه شده است. از این‌رو در مأموریت‌هایی به مریخ و فراتر از آن، ماه یک گزینه‌ی مناسب به عنوان سکوی پرش می‌باشد». در آینده، پژوهشگران علاقه‌مند به آزمایش نمونه‌های بیشتری از سطح ماه برای دست‌یابی به تخمین صحیحی از «گنجایش آب» ماه خواهند بود.

منبع: http://physicsworld.com/cws/article/news/2012/oct/17/solar-wind-most-likely-source-of-water-on-the-moon

مرجع: این پژوهش در نشریه‌ی Nature Geoscience منتشر شده است.