Latający na wysokości do 45 000 stóp zmodyfikowany Boeing 747SP Jetliner z teleskopem o średnicy 106 cali osiąga ponad 99% pary wodnej w atmosferze ziemskiej, aby uzyskać wyraźniejszy obraz wszechświata w podczerwieni. Używając swojej kamery podczerwieni Faint Object dla teleskopu SOFIA (FORCAST), SOFIA była w stanie wychwycić specyficzną długość fali, unikalną dla cząsteczek wody, 6,1 mikronów i odkryła stosunkowo zaskakujące stężenie w słonecznym kraterze Clavius.

„Bez gęstej atmosfery woda na oświetlonej słońcem powierzchni Księżyca powinna po prostu zniknąć w kosmosie” - powiedział Honniball, który obecnie jest pracownikiem naukowym z tytułem doktora w Goddard Space Flight Center w Greenbelt w stanie Maryland. „Jednak jakoś to widzimy. Coś wytwarza wodę i coś musi ją tam uwięzić ”.

W dostarczaniu lub tworzeniu tej wody może brać udział kilka sił. Deszcz mikrometeorytów na powierzchni Księżyca, niosący niewielkie ilości wody, może osadzać wodę na powierzchni Księżyca po uderzeniu. Inną możliwością jest dwuetapowy proces, w którym wiatr słoneczny ze Słońca dostarcza wodór na powierzchnię Księżyca i powoduje reakcję chemiczną z minerałami zawierającymi tlen w glebie, tworząc hydroksyl. W międzyczasie promieniowanie pochodzące z bombardowania mikrometeorytów może przekształcić ten hydroksyl w wodę.

To, w jaki sposób woda jest następnie magazynowana - umożliwiając gromadzenie się - również rodzi intrygujące pytania. Woda mogłaby zostać uwięziona w maleńkich strukturach przypominających kulki w glebie, które powstają z wysokiej temperatury wytwarzanej przez uderzenia mikrometeorytów. Inną możliwością jest to, że woda może być ukryta między ziarnami księżycowej gleby i osłonięta przed słońcem - potencjalnie czyniąc ją nieco bardziej dostępną niż woda uwięziona w strukturach przypominających koraliki.

W przypadku misji mającej na celu przyjrzenie się odległym, słabym obiektom, takim jak czarne dziury, gromady gwiazd i galaktyki, światło reflektorów SOFIA na najbliższego i najjaśniejszego sąsiada Ziemi było odejściem od zwykłego biznesu. Operatorzy teleskopów zazwyczaj używają kamery prowadzącej do śledzenia gwiazd, utrzymując teleskop w stałym położeniu na celu obserwacyjnym. Ale Księżyc jest tak blisko i jasny, że wypełnia całe pole widzenia kamery prowadzącej. Ponieważ nie było widać żadnych gwiazd, nie było jasne, czy teleskop może wiarygodnie śledzić Księżyc. Aby to ustalić, w sierpniu 2018 roku operatorzy zdecydowali się przeprowadzić obserwację testową.

„Tak naprawdę to był pierwszy raz, kiedy SOFIA spojrzała na Księżyc i nie byliśmy nawet do końca pewni, czy otrzymamy wiarygodne dane, ale pytania dotyczące wody na Księżycu zmusiły nas do spróbowania” - powiedział Naseem Rangwala, projekt SOFIA naukowiec z Ames Research Center NASA w Kalifornijskiej Dolinie Krzemowej. „To niewiarygodne, że odkrycie to wynikało z czegoś, co zasadniczo było testem, a teraz, gdy wiemy, że możemy to zrobić, planujemy więcej lotów, aby zrobić więcej obserwacji”.

Kolejne loty SOFIA będą szukać wody w dodatkowych miejscach nasłonecznionych i podczas różnych faz księżyca, aby dowiedzieć się więcej o tym, jak woda jest produkowana, przechowywana i przemieszczana po Księżycu. Dane zostaną wykorzystane w przyszłych misjach na Księżycu, takich jak NASA Volatiles Investigating Polar Exploration Rover (VIPER), aby stworzyć pierwsze mapy zasobów wodnych Księżyca do przyszłej eksploracji kosmosu przez człowieka.

W tym samym numerze Nature Astronomy naukowcy opublikowali artykuł wykorzystujący modele teoretyczne i dane NASA Lunar Reconnaissance Orbiter, wskazując, że woda może być uwięziona w małych cieniach, gdzie temperatura utrzymuje się poniżej zera, na większej powierzchni Księżyca, niż się obecnie spodziewano. Wyniki można znaleźć tutaj.

„Woda jest cennym zasobem, zarówno do celów naukowych, jak i do użytku przez naszych odkrywców” - powiedział Jacob Bleacher, główny naukowiec ds. Eksploracji w Dyrekcji ds. Eksploracji Ludzi i Misji Operacyjnych NASA. „Jeśli będziemy w stanie wykorzystać zasoby Księżyca, będziemy mogli zabrać mniej wody i więcej sprzętu, aby umożliwić nowe odkrycia naukowe”.

SOFIA to wspólny projekt NASA i Niemieckiego Centrum Lotnictwa i Kosmonautyki. Ames zarządza programem, nauką i misją SOFIA we współpracy z Universities Space Research Association z siedzibą w Kolumbii w stanie Maryland oraz niemieckim Instytutem SOFIA na Uniwersytecie w Stuttgarcie. Samolot jest obsługiwany i obsługiwany przez NASA Armstrong Flight Research Center Building 703 w Palmdale w Kalifornii.

Materiały dodatkowe związane z tym odkryciem są dostępne pod adresem:

https://go.nasa.gov/2TnDWSd