Ay yüzey suyunun bolluğu, dağılımı ve kökeni, gelecekteki uzay araştırmalarındaki kritik rolü nedeniyle son zamanlarda önemli bir bilimsel ilgi çekmektedir.
Çin Bilimler Akademisi Jeoloji ve Jeofizik Enstitüsü’nden (IGGCAS) bir araştırma ekibi, Çin’in Chang’e-6 misyonu tarafından getirilen (ay’ın uzak tarafından toplanan) ay toprağı örneklerinin yüksek konsantrasyonlarda OH/H içerdiğini buldu.2O ve düşük döteryum-hidrojen (D/H) oranları. Ekip, bu özelliklerin güneş rüzgârından kaynaklanan ay suyuyla uyumlu olduğunu belirtti.
Çin’in Chang’e-5 misyonundan (ay’ın yakınındaki benzer bir orta enlem bölgesinden toplanan) ve NASA’nın Apollo misyonlarından (düşük enlem alanlarından elde edilen) alınan örneklerle karşılaştırıldığında, bulgular ay yüzey suyunun güneş rüzgârında küresel bir kaynağa sahip olduğunu ve dağılımının esas olarak enlem ve regolit olgunluğu tarafından kontrol edildiğini gösteriyor.
Çalışma şurada yayınlandı: Doğa Jeolojisi.
Ay yüzey suyu iki kritik amaca hizmet eder: Ay yüzeyi süreçlerinin izlenmesine yardımcı olur ve gelecekteki ay keşif görevleri için potansiyel bir yerinde kaynağı temsil eder.
İlk gözlemlerde Ay Mineraloji Haritalayıcısı (M3) Hindistan’ın Chandrayaan-1 misyonundaki cihaz, hidroksilin öncelikle daha yüksek enlemlerde yoğunlaştığını göstermek için kızılötesi spektral analiz kullandı. NASA’nın Deep Impact ve Cassini misyonları, daha düşük enlemlerdeki su emme özelliklerini doğruladı, ancak bu sinyaller daha yüksek enlemlerdekilere göre daha zayıftı.
Bununla birlikte, küresel M’nin daha sonraki niceliksel analizleri3 veriler, ay yüzey suyunun mekansal dağılımı hakkında çelişkili sonuçlar üretti. Ampirik termal düzeltme yöntemleri kullanılarak yapılan analizler, su içeriğinin düşük enlemlerde milyon başına onlarca parçadan (ppm) kutuplarda yaklaşık 750 ppm’ye kadar değiştiği enlemle güçlü bir bağlantı olduğunu ortaya koydu. Isı yayılımına dayalı termal düzeltme modeline dayanan analizler, ay yüzeyindeki su içeriğinde önemli bir değişiklik bulamadı.
Bu tutarsızlık büyük ölçüde yansıma spektrumları içindeki termal emisyon etkilerindeki belirsizlikleri hesaba katacak doğru modellerin bulunmamasından kaynaklanmaktadır. Bu nedenle ekip, geri gönderilen ay toprağı örneklerinin doğrudan laboratuvar analizinin, ay yüzey suyunun gerçek bolluğunu ve dağılımını belirlemenin en güvenilir yolu olmaya devam ettiğini vurguladı.
Apollo ve Luna örnekleri Ay’ın su içeriği ve kökeni hakkında doğrudan veri sağlarken, bu örneklerin tümü Ay’ın yakınındaki alçak enlem bölgelerinden toplandı. Ay’ın uzak tarafı hakkındaki bilgiler daha önce uzaktan algılama gözlemleriyle sınırlıydı ve bu durum, ay yüzey suyunun küresel dağılımını ve kökenini anlamada boşluklar bırakıyordu.
Çin’in ay misyonları o zamandan beri bu boşluğu giderdi. 2020 yılında Chang’e-5 misyonu, Kuzey Oceanus Procellarum Havzası’ndaki orta enlem bölgesinden (43.06°K) yaklaşık 1.731 gram ay toprağı getirdi.
Son zamanlarda, Ay’ın uzak tarafından ilk kez örneklerin getirildiği Chang’e-6 misyonu, Güney Kutbu-Aitken (SPA) Havzası’nda yer alan Apollo Havzası’ndaki orta enlem bölgesinden (41.63° G) yaklaşık 1.935,3 gram ay regoliti geri getirdi.
Bu numuneler bir arada, Ay’ın yüzey suyu içeriğini ve alçak-orta enlemler arasındaki dağılımını değerlendirmek için eşsiz bir fırsat sunarken, Ay’ın yakın tarafı ile uzak tarafı arasında doğrudan karşılaştırmalar yapılmasını mümkün kılıyor.
Bu çalışmada ekip, Chang’e-6 örneklerini incelemek için iki analitik yöntem kullandı. Toplu OH/H’yi ölçmek için spektral ölçümler kullandılar2O toprağın içeriği. Sonuçlar toplu OH/H’yi gösterdi2O içeriği 183 ± 34 ppm idi.
Ayrıca tane ölçeğinde hidrojen bolluğunu ve D/H oranlarını ölçmek için NanoSIMS derinlik profilini kullandılar. Çoğu tahıl kenarının yüksek hidrojen konsantrasyonlarına (1.000-17.500 ppm) ve son derece düşük δD değerlerine (−983‰’ye (±11‰) kadar) sahip olduğu bulundu; bu, güneş rüzgarı kökenine işaret ediyor. (Burada δD, bir numunenin D/H oranının, mil başına (‰) olarak bildirilen standart bir referanstan sapmasını ifade eder.)
Chang’e-6 toprak tanelerinin en üst yüzeylerindeki su içeriği Chang’e-5 örnekleriyle (yakın orta enlemlerden) karşılaştırılabilir, ancak Apollo örneklerinin (alt enlemlerden) neredeyse iki katıdır. Bu, enlemin (sıcaklıkla yakından bağlantılı olan) su dağıtımı üzerinde önemli bir kontrol olduğunu doğrulamaktadır.
Benzer su içeriği derinlik profillerine rağmen toplu Chang’e-6 numuneleri daha güçlü OH/H gösterdi2Kızılötesi yansıma spektrumları kullanılarak Chang’e-5 örneklerinden O soğurma özellikleri ve daha yüksek regolit olgunluğu. Bu, regolit olgunluğunu ikinci bir kritik kontrol faktörü olarak tanımlar.
Bu bulgulara dayanarak araştırmacılar, daha yüksek enlemlerdeki oldukça olgun regolitlerde Ay yüzey suyunun muhtemelen daha bol olduğunu tahmin ediyorlar. Bu içgörünün gelecekteki ay kaynağı kullanım çabalarının planlanması açısından önemli sonuçları vardır.
Araştırma, CAS Şanghay Teknik Fizik Enstitüsü, CAS Jeokimya Enstitüsü ve Çin Havacılık ve Uzay Sistemleri ve İnovasyon Akademisi ile işbirliği içinde gerçekleştirildi.
