De aanwezigheid en oorsprong van water op het maanoppervlak is een onderwerp van groeiende wetenschappelijke belangstelling, vooral omdat het verband houdt met toekomstige ruimteverkenning en de mogelijkheid om maanbronnen te benutten. Nieuw onderzoek suggereert dat maanwater grotendeels afkomstig is van de zonnewind – een constante stroom geladen deeltjes uitgezonden door de zon – en dat de verspreiding ervan sterk wordt beïnvloed door de breedtegraad van de maan en de rijpheid van de bodem (regoliet).
Belangrijkste bevindingen van de Chang’e-6-missie
Een team van onderzoekers van het Instituut voor Geologie en Geofysica van de Chinese Academie van Wetenschappen (IGGCAS) analyseerde maanbodemmonsters die waren teruggestuurd door de Chinese Chang’e-6-missie, wat de eerste keer was dat materiaal werd verzameld van de andere kant van de maan. De monsters onthulden verrassend hoge concentraties hydroxyl (OH) en water (H2O) en uitzonderlijk lage deuterium-waterstof (D/H) verhoudingen. Deze kenmerken komen sterk overeen met de theorie dat maanwater afkomstig is van de zonnewind.
Als we deze monsters vergelijken met die van de Chinese Chang’e-5-missie (verzameld vanaf een vergelijkbare breedtegraad aan de nabije kant) en de Apollo-missies van NASA (vanaf lagere breedtegraden), wijst het onderzoek uit dat er sprake is van een mondiale watervoorziening uit de zonnewind, waarbij de verdeling ervan voornamelijk wordt bepaald door de breedtegraad en de volwassenheid van de regolieten – een maatstaf voor hoe verweerd en veranderd de maanbodem is geworden.
De rol van breedtegraad en Regolith-volwassenheid
Breedtegraad, die nauw verband houdt met de temperatuur, lijkt een belangrijke factor te zijn. Eerdere waarnemingen door de Indiase Chandrayaan-1-missie met behulp van het Moon Mineralogy Mapper (M3)-instrument lieten aanvankelijk zien dat hydroxyl geconcentreerd was op hogere breedtegraden. Terwijl latere analyses tegenstrijdige resultaten opleverden, versterken de bevindingen van Chang’e-6 dit verband. Monsters van hogere breedtegraden hebben de neiging meer water vast te houden.
Regolith-rijpheid speelt ook een belangrijke rol. Meer volwassen regoliet, dat gedurende langere perioden is blootgesteld aan ruimteverwering en zonnestraling, heeft de neiging hogere waterconcentraties vast te houden. De Chang’e-6-monsters vertoonden sterkere waterabsorptiesignalen en een hogere regolietrijpheid vergeleken met die van de Chang’e-5-missie, ook al bevatten ze vergelijkbare hoeveelheden water op korrelniveau.
De uitdaging van het meten van maanwater
Het nauwkeurig bepalen van de overvloed en verdeling van maanoppervlaktewater is een uitdagende taak. Eerdere pogingen om mondiale gegevens te analyseren met behulp van verschillende thermische correctiemethoden resulteerden in tegenstrijdige conclusies. Onderzoekers benadrukten dat directe laboratoriumanalyse van geretourneerde maanbodemmonsters de meest betrouwbare gegevens oplevert.
Het overbruggen van de kenniskloof aan de andere kant van de maan
Vóór de Chinese maanmissies was het inzicht in de samenstelling van de achterkant van de maan beperkt tot teledetectiegegevens. De Apollo- en Luna-monsters leverden waardevolle informatie op over het watergehalte en de herkomst, maar werden van dichtbij op lagere breedtegraden verzameld. De Chinese Chang’e-5-missie (2020) voerde grond terug van een locatie op de middelste breedtegraad aan de nabije kant, en de recente Chang’e-6-missie leverde monsters op van een locatie op de middelste breedtegraad aan de andere kant. Deze monsters maken directe vergelijkingen tussen de twee zijden van de maan mogelijk, waardoor ons begrip van de waterverdeling wordt vergroot.
Analytische methoden en resultaten
De onderzoekers gebruikten twee belangrijke analytische methoden om de Chang’e-6-monsters te bestuderen:
- Spectrale metingen: Kwantificering van het totale OH/H2O-gehalte, waarbij een bulkconcentratie van 183 ± 34 ppm werd onthuld.
- NanoSIMS-diepteprofilering: Gemeten waterstof-abundanties en D/H-verhoudingen op microscopische korrelschaal. Deze analyse vond hoge waterstofconcentraties (1.000–17.500 ppm) en extreem lage δD-waarden (tot −983‰) – sterk bewijs voor de oorsprong van zonnewind.
Implicaties voor toekomstige maanverkenning
Deze bevindingen suggereren dat maanoppervlaktewater waarschijnlijk het meest voorkomt in zeer volwassen regolieten op hogere breedtegraden. Het begrijpen van deze relatie is van cruciaal belang voor het plannen van toekomstige inspanningen voor het gebruik van maanbronnen. Het onderzoek benadrukt het belang van het in aanmerking nemen van zowel de breedtegraad als de rijpheid van regolieten bij het zoeken naar water op de maan.
Bij de onderzoekssamenwerking waren het CAS Shanghai Institute of Technical Physics, het CAS Institute of Geochemistry en de China Academy of Aerospace Systems and Innovation betrokken. >Uiteindelijk biedt deze studie een belangrijke stap voorwaarts in het begrijpen van de oorsprong en verspreiding van maanwater en het potentieel ervan voor het ondersteunen van toekomstige ruimtevaartinspanningen.
