Місяцехід “Чандраян-3” зібрав дані, які розкрили склад місячного ґрунту

У складі ґрунту Місяця виявлено сірку.

Дані, які були зібрані місяцеходом “Чандраян-3”, прозваним “Праг’ян” (що на санскриті перекладається як “мудрість”), розкрили склад місячного ґрунту. Вони показали наявність очікуваних хімічних елементів, таких як залізо, титан, алюміній і кальцій. Однак вони також розкрили несподівану відкриту рису – наявність сірки.

Науковий світ був в захваті від цієї новини, яка надзвичайно важлива для подальших досліджень Місяця. Індійська організація космічних досліджень поділилася цими значущими результатами з усім світом.

Момент, коли індійський посадковий апарат “Чандраян-3” приземлився за 375 миль (600 км) від південного полюса Місяця, став важливою подією для наукової спільноти та дав імпульс для подальших досліджень Місяця. За менше ніж 14 земних днів “Чандраян-3” зібрав важливі дані, які надихають науковців на подальше дослідження цього надзвичайного об’єкта в космосі.

Планетологи, такі як я, знають, що сірка існує в місячних породах і ґрунтах, але лише в дуже низькій концентрації. Ці нові вимірювання вказують на те, що концентрація сірки може бути вищою, ніж передбачалося.

Pragyan має два інструменти для аналізу елементного складу ґрунту – рентгенівський спектрометр альфа-частинок і спектрометр лазерно-індукованого розщеплення, або скорочено LIBS. Обидва ці прилади вимірювали вміст сірки в ґрунті поблизу місця посадки.

Сірка в ґрунтах біля полюсів Місяця може допомогти астронавтам одного дня жити поза землею, що робить ці вимірювання прикладом науки, яка уможливлює дослідження.

Геологія Місяця

На поверхні Місяця є два основних типи гірських порід – темна вулканічна порода і світліша гірська порода. Різниця в яскравості між цими двома матеріалами формує знайомий неозброєним оком образ “людини на Місяці” або “кролика, що збирає рис”.

Темні ділянки Місяця мають темний вулканічний ґрунт, тоді як світліші – високогірний ґрунт. (Avrand6/Wikimedia Commons, CC BY-SA)

Вчені, вимірюючи склад місячної породи і ґрунту в лабораторіях на Землі, виявили, що матеріали з темних вулканічних рівнин, як правило, містять більше сірки, ніж світліші матеріали з високогір’я.

Сірка в основному походить від вулканічної активності. Гірські породи в глибині Місяця містять сірку, і коли ці породи плавляться, сірка стає частиною магми. Коли розплавлена порода наближається до поверхні, більша частина сірки в магмі перетворюється на газ, який виділяється разом з водяною парою і вуглекислим газом.

Деяка частина сірки залишається в магмі і утримується в гірській породі після її охолодження. Цей процес пояснює, чому сірка в першу чергу асоціюється з темними вулканічними породами Місяця.

Вимірювання вмісту сірки в ґрунтах, проведені “Чандраян-3”, є першими на Місяці. Точна кількість сірки не може бути визначена до завершення калібрування даних.

Некалібровані дані, зібрані інструментом LIBS на Pragyan, свідчать про те, що високогірні ґрунти Місяця біля полюсів можуть мати вищу концентрацію сірки, ніж високогірні ґрунти від екватора, і, можливо, навіть вищу, ніж темні вулканічні ґрунти.

Ці перші результати дають планетологам, таким як я, які вивчають Місяць, нове розуміння того, як він працює як геологічна система. Але нам ще доведеться почекати і подивитися, чи повністю відкалібровані дані команди “Чандраян-3” підтвердять підвищену концентрацію сірки.

Утворення сірки в атмосфері

Вимірювання сірки цікавить вчених щонайменше з двох причин. По-перше, ці результати вказують на те, що високогірні ґрунти на місячних полюсах можуть мати принципово інший склад, ніж високогірні ґрунти в екваторіальних регіонах Місяця. Ця відмінність у складі, ймовірно, пов’язана з різними екологічними умовами між двома регіонами – полюси отримують менше прямих сонячних променів.

По-друге, ці результати свідчать про те, що в полярних регіонах якимось чином більше сірки. Сірка, сконцентрована тут, могла утворитися з надзвичайно розрідженої місячної атмосфери.

Полярні регіони Місяця отримують менше прямого сонячного світла і, як наслідок, відчувають надзвичайно низькі температури порівняно з рештою Місяця. Якщо температура поверхні опуститься нижче -73 градусів за Цельсієм (-99 градусів за Фаренгейтом), то сірка з місячної атмосфери може зібратися на поверхні у твердій формі – як паморозь на вікні.

Сірка на полюсах також могла утворитися внаслідок давніх вивержень вулканів, що відбувалися на поверхні Місяця, або від метеоритів, що містять сірку, які впали на поверхню і випарувалися при ударі.

Місячна сірка як ресурс

Для довготривалих космічних місій багато агентств замислювалися над створенням якоїсь бази на Місяці. Астронавти і роботи могли б подорожувати з бази на південному полюсі, щоб збирати, обробляти, зберігати і використовувати природні матеріали, такі як сірка на Місяці – концепція, яка називається “використання ресурсів на місці” (in-situ).

Використання ресурсів на місці означає меншу кількість польотів на Землю для отримання запасів і більше часу та енергії, витрачених на дослідження. Використовуючи сірку як ресурс, астронавти могли б будувати сонячні елементи та батареї, які використовують сірку, змішувати добрива на основі сірки та виготовляти бетон на основі сірки для будівництва.

Бетон на основі сірки має низку переваг порівняно з бетоном, який зазвичай використовують у будівництві на Землі.

По-перше, сірчаний бетон твердне і стає міцним протягом годин, а не тижнів, і він більш стійкий до зносу. Він також не потребує води в суміші, тому астронавти можуть заощадити цінну воду для пиття, виробництва кисню для дихання та виготовлення ракетного палива.

Хоча зараз на Місяці або навколо нього працюють сім місій, регіон південного полюса Місяця раніше не вивчався з поверхні, тому нові вимірювання Pragyan допоможуть планетологам зрозуміти геологічну історію Місяця. Це також дозволить місяцезнавцям, таким як я, ставити нові питання про те, як сформувався і розвивався Місяць.

Наразі вчені Індійської організації космічних досліджень зайняті обробкою та калібруванням даних. На поверхні Місяця “Чандраян-3” перебуває в сплячці протягом двотижневої місячної ночі, коли температура опуститься до -184 градусів за Фаренгейтом (-120 градусів за Цельсієм). Ніч триватиме до 22 вересня.

Немає жодних гарантій, що посадковий компонент “Чандраян-3”, який називається “Вікрам” або “Праґян”, переживе екстремально низькі температури, але якщо “Праґян” прокинеться, науковці можуть розраховувати на більш цінні вимірювання.

Читайте оригінал статті..