Novinky

Voda na Měsíci

Pro trvalou lidskou posádku na Měsíci jako je mise Artemis (má ji NASA a soukromníci začít budovat za rok) bude potřeba hodně vody, pitné i užitkové. Něco lze dovést, něco recyklovat, ale je zjevné, že bez vody na místě to nepůjde.

Vodu pod povrchem Měsíce v nějaké podobě dnes považujeme za skoro prokázanou. Hledala se nejprve v polárních oblastech (z měření lunárních orbiterů), protože tam jsou nejmenší variace teploty, ale našli ji i v jednom kráteru mimo polární oblast, kde se neutrony absorbovaly, což je nepřímá indikace vody v této lokalitě.

Pod vedením geofyzika Doc. Gunthera Kletetschky z Hydrologického ústavu Přírodovědecké fakulty UK, se studenty Nicholasem Hassonem z Aljašské university ve Fairbanks a Kuroshem Karimi z UK, ve spolupráci s Prof. Jaroslavem Klokočníkem a Doc. Alešem Bezděkem z Astronomického ústavu AV ČR a Prof. Janem Kosteleckým z Vysoké školy báňské v Ostravě vznikla unikátní studie o tom, (1) jak se z prostoru kolem Země dostávají ionty kyslíku prostřednictvím zemské magnetosféry na Měsíc a (2) jak bychom tam vzniklou vodu jako součást měsíční „půdy“ (regolitu, obdoby permafrostu na Zemi) mohli najít pomocí gravitačních aspektů. Právě byla publikována v prestižním Scientific Reports (IF=4) – citace dole.

Kletetschka zaznamenal výsledky japonské lunární družice Kaguya (JAXA) o tom, že v době měsíčního úplňku se zvýší množství iontů kyslíku kolem Měsíce. Zjevně to nezpůsobuje Slunce, ale Země. Její magnetické pole vytváří „ohon“ magnetosféry, který sahá směrem od Země daleko za oběžnou dráhu Měsíce kolem Země (obr. 1). Několik dnů kolem měsíčního úplňku, tedy jednou za měsíc, se „dějí věci“. „Oddychující“ Země vysílá ionty z ionosféry přenosem přes magnetosféru do prostoru a malá část toho se dostane na Měsíc a malá část toho se pod měsíčním povrchem uchytí jako voda. Proces probíhá dlouhodobě a neustále. Kletetschka odhadl, že množství vody nakumulované a udržené na Měsíci může být srovnatelné s jezerem Bajkal na Sibiři nebo Vostok pod ledem Antarktidy.

V roce 2012 objevil druhý autor článku při průzkumu impaktních kráterů na Zemi korelaci mezi existencí známých obřích ložisek uhlovodíků a jedním z gravitačních aspektů (deskriptorů), tj. veličin odvozených z modelu gravitačního pole (EM). EM je soubor čísel charakterizujících zemské gravitační pole, která se počítají z rozmanitých družicových a dalších měření. Tím gravitačním aspektem je tzv. úhel napětí (strike angle), velmi citlivý na podzemní variace hustoty. Běžná je jeho chaotická prostorová orientace. V místech nalezišť uhlovodíků, podzemní vody, paleojezer, hlubokých říčních údolí či geologických zlomů je ale „učesán“, v dané oblasti jednostranně orientován. To je vodítkem pro „detektivní práci“ hledání vody. Bohužel to není vodítko jednoznačné – jako vždy tam, kde je k disposici jen gravitační informace. Další data geologická, geofyzikální, topografická a magnetická jsou proto potřebná. 

Až dosud byla metoda gravitačních aspektů používána pro Zemi, nyní poprvé pro Měsíc a Mars, ve třech různých pracích, ze kterých zde referujeme jen o práci týkající se vody na Měsíci. 

Metoda nevyžaduje lokální hloubkové práce a mohla by tak být levným nástrojem pro pomoc při předběžné prospekci ve vzdálených oblastech. Sníží riziko suchých vrtů a tím může podstatně snížit náklady. Na Měsíci by mohla podstatně přispět k misi Artemis a jí podobným. 

Rozlišovací mez metody je dána rozlišovací schopností modelu gravitačního pole na povrchu tělesa, což dnes pro Měsíc je cca 10 km. Metodu tedy nelze použít pro malá lokální naleziště.

Vycházíme z toho, že to, co funguje na Zemi, bude fungovat i na dalších jí jakžtakž podobných tělesech. Na Zemi jsme si to odzkoušeli na známých objektech, teď extrapolujeme na Měsíc a Mars. Nenahrazujeme práci geologů či těžařů, jen bez „kutání“ pomáháme vytipovat místa s vyšší pravděpodobností výskytu vody v té či oné podobě, tedy hustotní variace pod povrchem. Ty vybuzují gravitační anomálie a projevují se specificky i v dalších gravitačních aspektech. 

Sympatické je, že pro naši metodu máme nezávislé porovnání s jiným postupem, i když to není stoprocentní (obr. 2). Pozorování absorpce neutronů v polárních oblastech ukazují místa s vyšším výskytem vody, měří však jen povrchovou vrstvu do půl metru hloubky pod povrchem. Učesání úhlů napětí reaguje na různé hloubky; neumíme zatím určit ani jejich rozsah – možná až jednotlivé kilometry pod povrchem, kde by pak mohla být jezera zmrzlé vody. Náš postup dává šanci na víc míst s vodou, případně nás zavádí na scestí a je tam něco jiného. To se ještě uvidí.

Citace  [1] Kletetschka G, Klokočník J, Hasson N, Kostelecký J, Bezděk A, Karimi K. 2022, Distribution of water phase near the poles of the Moon from gravity aspects. Scientific Reports (Springer-Nature), Mar 16;12(1): 4501; doi: 10.1038/s41598-022-08305-x.

Více info o našich pracech tohoto typu naleznete zde.