พื้นผิวดวงจันทร์

นักวิทยาศาสตร์ใช้โปรแกรมคอมพิวเตอร์จำลองเคมีที่เกิดขึ้นเมื่อลมสุริยะพัดผ่านพื้นผิวดวงจันทร์ เมื่อดวงอาทิตย์ส่งโปรตอนไปยังดวงจันทร์ พวกเขาพบว่าอนุภาคเหล่านั้นทำปฏิกิริยากับอิเล็กตรอนในพื้นผิวดวงจันทร์ ทำให้เกิดอะตอมของไฮโดรเจน (H) จากนั้นอะตอมเหล่านี้จะเคลื่อนที่ผ่านพื้นผิวและยึดเข้ากับอะตอมของออกซิเจน (O) ที่อุดมสมบูรณ์ซึ่งจับตัวอยู่ในซิลิกา (SiO 2 ) และโมเลกุลที่มีออกซิเจนอื่น ๆ ซึ่งประกอบกันเป็นดินบนดวงจันทร์หรือเรโกลิธ ไฮโดรเจนและออกซิเจนรวมกันทำให้เกิดโมเลกุลไฮดรอกซิล (OH) ซึ่งเป็นส่วนประกอบของน้ำ หรือ H 2 O วิลเลียม เอ็ม. ฟาร์เรล นักฟิสิกส์พลาสมาแห่งศูนย์การบินอวกาศก็อดดาร์ดของนาซาในกรีนเบลต์ รัฐแมริแลนด์ กล่าวว่า "เราคิดว่าน้ำเป็นสารประกอบวิเศษวิเศษนี้" "แต่นี่คือสิ่งที่น่าทึ่ง หินทุกก้อนมีศักยภาพในการสร้างน้ำ โดยเฉพาะอย่างยิ่งหลังจากถูกฉายรังสีจากลมสุริยะ" Orenthal James Tucker นักฟิสิกส์จาก Goddard ซึ่งเป็นหัวหอกในการวิจัยการจำลองกล่าวว่า การทำความเข้าใจว่าปริมาณน้ำหรือส่วนประกอบทางเคมีบนดวงจันทร์มีความสำคัญต่อเป้าหมายของ NASA ในการส่งมนุษย์ไปอาศัยอยู่ที่นั่นอย่างถาวรหรือไม่ "เรากำลังพยายามเรียนรู้เกี่ยวกับพลวัตของการขนส่งทรัพยากรที่มีค่า เช่น ไฮโดรเจนรอบๆ พื้นผิวดวงจันทร์ และทั่วทั้งชั้นนอกโลก หรือชั้นบรรยากาศที่เบาบางมาก เพื่อให้เราสามารถทราบได้ว่าต้องไปเก็บเกี่ยวทรัพยากรเหล่านั้นจากที่ใด" ทัคเกอร์ซึ่งเพิ่งอธิบายไว้เมื่อเร็วๆ นี้กล่าว ผลการจำลองในวารสารJGR Planets ยานอวกาศหลายลำใช้เครื่องมืออินฟราเรดที่วัดแสงที่ปล่อยออกมาจากดวงจันทร์เพื่อระบุคุณสมบัติทางเคมีของพื้นผิว สิ่งเหล่านี้รวมถึงยานอวกาศ Deep Impact ของ NASA ซึ่งเคยเผชิญหน้าอย่างใกล้ชิดกับระบบ Earth-Moon หลายครั้งระหว่างเส้นทางสู่ดาวหาง 103P/Hartley 2; ยานอวกาศแคสสินีของ NASA ซึ่งผ่านดวงจันทร์ระหว่างทางไปยังดาวเสาร์ และจันทรายาน-1 ของอินเดีย ซึ่งโคจรรอบดวงจันทร์เมื่อทศวรรษที่แล้ว ทั้งหมดพบหลักฐานของน้ำหรือส่วนประกอบ (ไฮโดรเจนหรือไฮดรอกซิล) แต่วิธีที่อะตอมและสารประกอบเหล่านี้ก่อตัวบนดวงจันทร์ยังคงเป็นคำถามเปิด เป็นไปได้ว่าผลกระทบจากดาวตกจะทำให้เกิดปฏิกิริยาเคมีที่จำเป็น แต่นักวิทยาศาสตร์หลายคนเชื่อว่าลมสุริยะเป็นตัวขับเคลื่อนหลัก การจำลองของทัคเกอร์ซึ่งติดตามวงจรชีวิตของอะตอมไฮโดรเจนบนดวงจันทร์ สนับสนุนแนวคิดลมสุริยะ "จากการวิจัยก่อนหน้านี้ เราทราบปริมาณไฮโดรเจนที่มาจากลมสุริยะ เรายังทราบด้วยว่าในชั้นบรรยากาศที่เบาบางของดวงจันทร์มีปริมาณเท่าใด และเรามีการวัดไฮดรอกซิลบนพื้นผิว" ทัคเกอร์กล่าว "สิ่งที่เราทำไปตอนนี้คือการหาว่าไฮโดรเจนทั้งสามนี้เกี่ยวพันกันอย่างไร" การแสดงพฤติกรรมของอะตอมไฮโดรเจนบนดวงจันทร์ช่วยไขข้อข้องใจว่าทำไมยานอวกาศจึงพบความผันผวนของปริมาณไฮโดรเจนในบริเวณต่างๆ ของดวงจันทร์ ไฮโดรเจนสะสมน้อยลงในบริเวณที่ร้อนกว่า เช่น บริเวณเส้นศูนย์สูตรของดวงจันทร์ เนื่องจากอะตอมของไฮโดรเจนที่สะสมไว้ในบริเวณนั้นได้รับพลังงานจากดวงอาทิตย์และปล่อยก๊าซจากพื้นผิวออกสู่ชั้นนอกระบบอย่างรวดเร็ว ทีมสรุป ในทางกลับกัน ดูเหมือนว่าไฮโดรเจนจะสะสมอยู่ในพื้นผิวที่เย็นกว่าใกล้กับขั้วโลกมากขึ้น เนื่องจากมีการแผ่รังสีของดวงอาทิตย์น้อยลงและการปล่อยแก๊สออกมาก็ช้าลง โดยรวมแล้ว การจำลองของทัคเกอร์แสดงให้เห็นว่าเมื่อลมสุริยะพัดพื้นผิวดวงจันทร์อย่างต่อเนื่อง ลมสุริยะจะทำลายพันธะระหว่างอะตอมของซิลิคอน เหล็ก และออกซิเจนที่เป็นดินส่วนใหญ่ของดวงจันทร์ สิ่งนี้ทำให้อะตอมออกซิเจนมีพันธะที่ไม่น่าพอใจ เมื่ออะตอมของไฮโดรเจนไหลผ่านพื้นผิวดวงจันทร์ พวกมันจะถูกกักไว้ชั่วคราวด้วยออกซิเจนที่ไม่ได้รับการควบคุม (ในพื้นที่เย็นจะนานกว่าในเขตอบอุ่น) พวกมันลอยจาก O ไปยัง O ก่อนที่จะกระจายสู่ชั้นบรรยากาศของดวงจันทร์และในที่สุดก็ออกสู่อวกาศ "กระบวนการทั้งหมดเป็นเหมือนโรงงานเคมี" ฟาร์เรลล์กล่าว ฟาร์เรลกล่าวว่าการแตกสาขาที่สำคัญของผลลัพธ์คือทุกๆ ซิลิกาที่สัมผัสในอวกาศ ตั้งแต่ดวงจันทร์ลงไปจนถึงเม็ดฝุ่นเล็กๆ มีศักยภาพในการสร้างไฮดรอกซิลและกลายเป็นโรงงานเคมีสำหรับน้ำ