Czy słońce może produkować wodę na Księżycu? Ów abstrakcyjny pomysł jest nie tylko możliwy, ale prawdopodobnie już od milionów lat działa na powierzchni naszego naturalnego satelity. To zaś może wywrócić do góry nogami to, w jaki planujemy przyszłą eksplorację kosmosu.
Księżyc, w przeciwieństwie do Ziemi, nie posiada atmosfery ani pola magnetycznego chroniącego przed wiatrem słonecznym – strumieniem naładowanych cząstek emitowanych przez Słońce. Wiatr ów, składający się głównie z protonów, uderza bezpośrednio w powierzchnię księżyca z prędkością ponad 1,6 miliona kilometrów na godzinę.
Już wcześniej sondy kosmiczne sugerowały, że taki proces może doprowadzić do powstania cząsteczek wody. Teraz, po latach spekulacji i użyciu modeli komputerowych, zespół naukowców pod kierownictwem Li Hsia Yeo z NASA przeprowadził pierwszą tak realistyczną symulację rzeczonego procesu w warunkach laboratoryjnych.
Jak powstaje woda na Księżycu?
Badacze wykorzystali pył księżycowy z misji Apollo 17, który wcześniej został wypieczony w wysokiej temperaturze, by usunąć wszelkie pozostałości ziemskiej wilgoci. Następnie próbki bombardowano cząstkami imitującymi wiatr słoneczny przez kilka dni – co odpowiadało około 80 000 lat ekspozycji na Księżycu.
Zastosowano specjalnie zaprojektowany aparat, który umożliwił przeprowadzenie całego eksperymentu bez otwierania próżniowej komory, eliminując ryzyko kontaminacji. Spektrometr wychwycił charakterystyczny sygnał absorpcji wody w zakresie 3 mikronów w podczerwieni, co potwierdzało powstanie cząsteczek hydroksylu (OH) i prawdopodobnie także samej wody.
To właśnie obecność tych molekuł – ledwie kilka milimetrów pod powierzchnią regolitu – potwierdza, że wiatr słoneczny jest aktywnym źródłem formowania się wody na Księżycu. Co więcej, dzienne zmiany intensywności sygnału sugerują, że proces ten odbywa się cyklicznie: woda pojawia się „rankiem”, znika w trakcie dnia i znów pojawia się nocą.
Artemis, zasoby i przyszłość kolonizacji
Znaczenie odkrycia wykracza daleko poza czystą ciekawość naukową. Woda to zasób nie do przecenienia w eksploracji kosmosu i ciał niebieskich – może być wykorzystywana do produkcji tlenu, paliwa rakietowego czy po prostu jako woda pitna dla astronautów.
Czytaj również: Chiny będą drukować 3D na Księżycu. Cel jest prosty
Misje programu Artemis, które planują powrót ludzi na Księżyc i założenie bazy w rejonie jego południowego bieguna, zyskują dzięki temu zupełnie nowe możliwości. Zamiast przywozić każdy jej litr z Ziemi, być może wystarczy odpowiednio zagospodarować lokalne zasoby – z pomocą słońca.
Nie oznacza to jednak, że wszystko jest już przesądzone. Eksperyment nie dał jednoznacznej odpowiedzi, czy uzyskano czystą wodę, czy jedynie sam hydroksyl. Ale nawet to wystarczy, by pracować nad tym tematem dalej.
Od pyłu do potencjału
Dalsze badania będą koncentrować się na wydajności procesu w różnych warunkach – na przykład w innych strefach geograficznych Księżyca czy przy zmiennych dawkach promieniowania słonecznego. Możliwe też, że przyszłe sondy wyposażone w bardziej precyzyjne spektrometry będą w stanie jednoznacznie odróżnić hydroksyl od wody.
To także sygnał dla komercyjnych firm kosmicznych, które szukają sposobów na wykorzystanie lokalnych surowców. Słońce może i czasami nam w tym przeszkadza, ale tu wyraźnie pomoże nam w skolonizowaniu Księżyca. I z tego warto się cieszyć!