AD Orion

Astronomsko društvo Orion

Led na Mjesecu: Otkriće

Poznati stručnjak za gravitaciju i popularizator astronomije profesor Øyvind Grøn sa Visoke Tehničke Škole u Oslu i Univerziteta u Oslu svojevremeno mi je ljubazno dozvolio da adaptiram i koristim za potrebe astronomskog društva u Sarajevu neke od tekstova koje je imao na svojoj stranici posvećenoj popularizaciji astronomije. Pošto je stranica «Oriona» ozbiljno zaživjela, konačno je vrijeme da se počne koristiti taj prilično raznovrstan i bogat materijal. Svakako, sve slabosti su «do mene» a ne do prvobitnog izvora. Nadam se da ću imati prilike i vremena da ga u što većoj mjeri pripremim i iznesem ovdje. Prva tema je zanimljiva i za generalnu publiku, naime, kako je otkrivena voda na Mjesecu.

Amir Mulić, cand. scient.

Led na Mjesecu

Jedna od vrlo aktuelnih tema vezanih za istraživanja Sunčevog sistema je pitanje postojanja vodenog leda na Mjesecu. Tako su u septembru 2009. stigli su prvi rezultati sa aparata „Lunar Reconnaisance Orbiter (LRO)“, koji su pokazali prisustvo leda u blizini Južnog pola na Mjesecu. Iste sedmice su uređaji sa indijskog satelita „Chandrayaan-1“ također pokazali nedvosmislene znakove prisustva leda na Mjesecu.  Međutim, može se reći da su intenzivna istraživanja započela 1996. godine, sa letjelicom  „Clementine“.

Raniji rezultati

1

Slika 1. Plavi krugovi pokazuju „otisak“ Lunar Prospectora, dakle područje gdje su ležišta leda kartografisana, uz oba Mjesečeva pola. Svako od područja ima povrsinu od 150×175 kilometara.

U novembru 1996. primljeni su podaci o posmatranjima sa svemirske letjelice „Clementine“ koji su ukazivali na postojanje leda u stalno zasjenjenim područjima na dnu kratera u blizini Južnog Mjesečevog pola. 5. marta 1998 najavljeni su podaci poslani sa aparata „Lunar Prospector“ koji ukazuju na postojanje leda kako na južnom, tako i na sjevernom Mjesečevom polu. (Sl.1) Međutim u jednom zbirnom izvještaju pod naslovom „Led na Mjesecu“ ukazano je kako su prvobitne interpretacije podataka mogle biti pogrešne. Po njima je izgledalo da koncentracija leda, pomiješanog sa kamenjem, pijeskom i prašinom može biti i 3 ‰ i 1%. U jednom kubnom metru materijala moglo je da bude i do litre leda. Međutim, prilikom posmatranja Arecibo teleskopom u Puerto-Ricu u Mjesečevim kraterima nisu pronađeni znaci vode.

Kasniji podaci Lunar Prospectora, uzeti u dužim vremenskim razmacima, pokazali su da postoje grude gotovo čistog leda bar 40 cm ispod površine, pri čemu je koncentracija leda na Sjevernom polu nešto veća nego na Južnom polu. Izgleda da su lokacije sa ledom rasute unutar područja veličine između 10000 i 50 000 kvadratnih kilometara na sjeveru i između 5000 i 20000 kvadratnih kilometara na jugu. Polazeći od tih podataka, naučnici su izračunali da bi ukupna masa leda na Mjesecu mogla biti između 10 i 300 miliona tona. Potraga za Mjesečevim ledom zastala je kada su naučnici pokušali da definitivno dokažu njegovo postojanje tako što je svemirska sonda survana u jedan od kratera. Računali su da će tako opsevirati tragove leda u materijalu koji prilikom sudara bude izbačen iz kratera. Međutim, led nije zapažen. NASA je ponovila taj eksperiment, tako što je pustila sondu LCROSS („Lunar Crater Observation and Sensing Satellite” ) da padne u jedan od kratera u blizini Južnog pola (Slika 2). (Za one koje bi to moglo zanimati, LCROSS i izviđački satelit „Lacross“ su dvije sasvim različite stvari. )

To se desilo 9. oktobra 2009. Naučnici su se nadali da će prilikom sudara vidijeti kako će iz kratera, nakon sto se sonda nađe na dnu,  biti izbačen oblak materijala koji će se rasuti oko kratera te vidijeti kako sa Zemlje tako i Mjesečeve orbite. Međutim, prvo je došlo razočaranje. Sa Zemlje se ništa nije vidijelo. Ali nakon razočaranja došao je i trijumf. Sa orbite je materijal opserviran i proučen. Jednostavno, krater je bio predubok, sve se desilo iza 3000 m visokog planinskog   grebena.

13. novembra  2009 NASA saziva konferenciju za štampu sa čiljem prezentiranja preliminarnih rezultata analize posmatranja udara LCROSS-a u područje kratera Cabeus. Rukovodilac tima, Tony Colaprete, oduševljeno je izjavljuje: „ Našli smo vodu, i to ne samo mikroskopske nalaze, nego značajne količine.“ Spektroskopska mjerenja onoga što je izbačeno nakon udara, pokazala su da materijal u udarnom krateru, koji je veličine oko 20-30 metara, sadrži bar 100 litara vodenog leda.

Slika 2. Slika prikazuje topografsku kartu okoline Južnog Mjesečevog pola, dobivenu polazeći od mjerenja koja su izvršena pomoću jednog od instrumenata na LRO. Označena su imena nekih od kratera, uključujući krater Cabeus, koji je trebalo pogoditi sondom LCROSS. Mjerenja sa LRO pokazala su upravo u tom krateru najveću koncentraciju leda.

Slika 2. Slika prikazuje topografsku kartu okoline Južnog Mjesečevog pola, dobivenu polazeći od mjerenja koja su izvršena pomoću jednog od instrumenata na LRO. Označena su imena nekih od kratera, uključujući krater Cabeus, koji je trebalo pogoditi sondom LCROSS. Mjerenja sa LRO pokazala su upravo u tom krateru najveću koncentraciju leda.

Kako je led otkriven?

Sateliti koji posmatraju mjesec nose raznolike uređaje, kao što su kamere, radarski sistemi, gdje se proučava reflektovani vlastiti signal, te razne vrste spektrometara, za analizu zračenja površine u raznim dijapazonima frekvencija.

Slika 3. Koncentracija hidrogena oko Mjesečevih polova izmjerena sa Lunar Prospectora.

Slika 3. Koncentracija hidrogena oko Mjesečevih polova izmjerena sa Lunar Prospectora.

U „Lunar Prospectoru“ je za indirektnu registraciju leda korišten neutronski spektrometar, koji registruje takozvane spore („termičke“) neutrone. U principu, radi se o sljedećem.  Površina Mjeseca izložena je visokoenergetskom svemirskom zračenju. Čestice svemirskog zračenja (89% protoni, 10% jezgre helijuma i poneka teža jezgra) sudaraju se sa površinom, te se u reakcijama oslobađaju neutroni i gama-zrake. Ti neutroni imaju visoku energiju, te se prilikom sudara sa težim jezgrima  odbijaju bez veće promjene brzine, te se značajan dio odbije u svemirski prostor, zadržavajući još uvijek veliku brzinu (takozvani „epitermalni neutroni“). Fizikalno je očigledno da je ovdje jedini način da se brzina bitno promijeni sudar s objektom otprilike iste veličine i mase, a takvi su protoni, dakle jezgre hidrogena. Oni neutroni koji su se sudarali s hidrogenom vraćaju se u svemirski prostor sa znatno manjim brzinama, to su „termički neutroni“. Na Mjesecu se hidrogen može smatrati markerom leda, tako da astronomi smatraju da u područjima gdje se registruje mnogo hidrogena postoje značajnije količine leda (Slika3). Pošto neki od sporih neutrona nastaju u sudarima ispod površine, instrument je bio u stanju da registruje led sve do dubine od pola metra.

U drugom dijelu članka će biti obrađeni porijeklo i karakteristike leda na Mjesecu.

Updated: May 12, 2016 — 11:12 pm
Astronomsko društvo Orion © 2016 Frontier Theme