Bildkredit: Cornell University
Vid månpolen finns det en region som alltid är i skuggan av kratrar som forskare länge trodde kan ha avsättningar av vattenis. Trots att is upptäcktes av två rymdskepp som kretsade runt månen, har en ny undersökning av området av det jätteobservatoriet Arecibo inte lyckats hitta några ytavlagringar av is. Det betyder inte att isen inte finns där, men den kan fångas i ett stort område under ytan, som lunar permafrost. Arecibo är ett bra instrument för att upptäcka is eftersom det ger en mycket specifik ekosignatur i radiospektrumet.
Trots bevis från två rymdsonder på 1990-talet, säger radarastronomer att de inte kan hitta några tecken på tjock is vid månens poler. Om det finns vatten vid månpolerna, säger forskarna, är det spridd och permanent fryst in i dammlagren, något som liknar jordens permafrost.
Med hjälp av radarsystemet 70 centimeter (cm) på våglängden vid National Science Foundation (NSF) Arecibo Observatory, Puerto Rico, skickade forskargrupper signaler djupare in i den månpolära ytan - mer än fem meter (cirka 5,5 meter) - än någonsin tidigare med denna rumsliga upplösning. "Om det finns is vid polerna är det enda sättet att testa det att åka dit direkt och smälta en liten volym runt dammet och leta efter vatten med en masspektrometer," säger Bruce Campbell från Center for Earth and Planetetary Studies vid Smithsonian Institution.
Campbell är huvudförfattare till en artikel, ”Long-Wavelength Radar Probing of the Lunar Poles,” i den 13 november 2003, numret av tidskriften Nature. Hans kollaboratörer på månens senaste radarsond var Donald Campbell, professor i astronomi vid Cornell University; J.F. Chandler från Smithsonian Astrophysical Observatory; och Alice Hine, Mike Nolan och Phil Perillat från Arecibo Observatory, som förvaltas av National Astronomy and Ionosphere Center på Cornell för NSF.
Förslag om lunaris kom först 1996 när radiodata från rymdskeppet Clementine gav några indikationer på närvaron av is på en kratervägg vid månens södra pol. Därefter indikerade neutronspektrometerdata från rymdskeppet Lunar Prospector, som sjösattes 1998, närvaron av väte, och genom slutsats, vatten, på ett djup av ungefär en meter vid månpolarna. Men radarsonder med 12 cm våglängdsradaren vid Arecibo visade inga bevis på tjock is på djup upp till en meter. "Lunar Prospector hade hittat betydande koncentrationer av väte vid månpolerna motsvarande vattenis i koncentrationer av några procent av månjorden," säger Donald Campbell. "Det har funnits förslag på att det kan vara i form av tjocka isavlagringar på något djup, men denna nya data från Arecibo gör det osannolikt."
Bruce Campbell säger, "Det finns inga platser som vi har tittat på med någon av dessa våglängder där du ser den typen av signatur."
Naturpapiret konstaterar att om det finns is vid månpolerna skulle det vara väsentligt annorlunda från "de tjocka, sammanhängande islagren som observerats i skuggade kratrar på Merkurius" som finns i Arecibo-radarbildning. ”På Mercury är det ganska tjocka avlagringar i storleksordningen en meter eller mer begravd av, som mest, ett grunt skikt av damm. Det är det scenariet vi försökte spika för månen, säger Bruce Campbell. Skillnaden mellan kvicksilver och månen, säger forskarna, kan bero på den lägre genomsnittliga hastighet av kometer som slår på månens yta, till nyligen påverkade komet på Mercury eller en snabbare förlust av is på månen.
Det som gör att månpolarna är goda kalla fällor för vatten är en temperatur på minus 173 grader Celsius (minus 280 grader Fahrenheit). Solens extremitet stiger bara ungefär två grader över horisonten vid månpolerna så att solljus aldrig tränger in i djupa kratrar, och en person som står på kratergolvet skulle aldrig se solen. Arecibo-radaren undersökte golven i två kratrar i permanent skugga på den lunar södra polen, Shoemaker och Faustini, och på nordpolen, golven i Hermite och flera små kratrar inom den stora kratern Peary. Däremot fokuserade Clementine på de sluttande väggarna i kratten Shackleton, vars golv inte kan "ses" från jorden. "Det pågår en debatt om hur man kan tolka data från en grov, lutad yta," säger Bruce Campbell.
Arecibo-radarsonden är en särskilt bra detektor av tjock is eftersom den drar nytta av ett fenomen som kallas "koherent backscatter." Radarvågor kan resa långa sträckor utan att absorberas i is vid temperaturer långt under frysning. Reflektioner från oregelbundenheter inuti isen ger ett mycket starkt radareko. Däremot är lunarjord mycket mer absorberande och ger inte ett lika starkt radareko.
Originalkälla: Cornell News Release
