"Vattencykel på månen" är en fras som många människor - inklusive månforskare - aldrig förväntade sig att höra. Denna överraskande nya upptäckt av allestädes närvarande vatten på månens yta, avslöjad och bekräftad av tre olika rymdskepp förra året, har varit ett av de viktigaste ämnena i nyligen diskuterat och studerat av månforskare. Men det är svårt att räkna ut hur vattnet verkar och försvinner under måndag. Från och med nu misstänker forskare några olika processer som kan leverera vatten och hydroxyl (OH) till månens yta: meteoriter eller kometer som träffar månen, utgasning från månens inre eller solvinden som interagerar med månens regolit. Men hittills har ingen av detaljerna i någon av dessa processer lagt till sig.
Dana Hurley från Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory är en del av forskargruppen som försöker modellera månens vattencykel, och hon diskuterade arbetet vid NASA Lunar Science Institute: s tredje årliga Lunar Forum vid Ames Research Center, 20-22 juli, 2010 .
"När vi gör modellen antar vi att vattnet går förlorat är genom fotodissociation, och så det ställer tidsskalan," sa Hurley till Space Magazine. "Och med den tidsskalan kan det belopp som kommer in genom solvinden eller mikrometeoriterna inte lägga till det belopp som observeras om det är i stabilt tillstånd, så något är inte jiving."
Fotodissociation innebär att ett ämne bryts upp till enklare komponenter genom solljusets strålande energi.
Det verkar som om mängden vatten varierar under måndag. Två observationer i veckans mellanrum av en spektrometer på det repurposed rymdfarkosten Deep Impact (nu kallad EPOXI) visade att området som var nära Månens terminator vid gryningen hade en detekterbar mängd vatten och hydroxyl, och en vecka senare när det var nära middag ämnen var borta. Men den nya regionen i gryningen hade då H2O och OH.
En teori hävdar att vattnet och hydroxyl delvis bildas av vätejoner i solvinden. Vid lokal middag, när månen är som varmast, går en del vatten och hydroxyl förlorade. På kvällen svalnar ytan igen, och vattnet och hydroxyl återgår.
Men, sade Hurley, solvinden i stabilt tillstånd reproducerar inte den observerade ytdensiteten för vatten och hydroxyl.
Att titta på de andra möjliga källorna - den kända källhastigheten för mikrometeoroider och kometer - ger dessutom inte mängden observerad H20 och OH heller.
"Vi skulle verkligen vilja ha mycket fler observationer för att förstå hur det utvecklas under dagen," sade Hurley.
I sitt samtal sa Hurley att hennes team har försökt titta på alla möjliga vinklar och idéer, inklusive nyare större komethits på månen, eller potentiellt en säsongsmässig händelse där vatten som deponerats vid vinterpoler kan släppas när det värms upp på sommaren. Men hittills har ingen av dessa idéer testats eller modellerats och ger hittills ingen lösning på den dagliga cykeln för vatten som observerades.
Hon noterade också att eftersom det uppenbarligen finns några unika processer som pågår, behöver interaktionen mellan ytan och atmosfären mer studier.
"Ytan och atmosfären är kopplade," sade Hurley i en intervju med Space Magazine. ”Atmosfären produceras från ytan; det finns ingen atmosfär som håller länge på månen och den produceras och förloras ständigt. Och så kommer det från ytan, antingen från något som kommer från lunar regolitskorn eller något som interagerar med dessa korn, vare sig det är solvind eller något som påverkar. Så ytan är källan till atmosfären och den atmosfären kommer tillbaka och interagerar med ytan igen. Och du måste verkligen förstå hela systemet. ”
Så, vad är hennes bästa gissning om vattnets källa?
Hurley sa att det måste finnas någon form av återvinning på gång inom regolitten, och kanske en komplex ytkemi som gör att H20 och OH kan existera under längre perioder, vilket bättre skulle förklara yttätheten.
"Det jag tittat på är vad som kan hända i atmosfären och hur saker hoppar runt från ytan upp och sedan tillbaka till ytan," sa hon. ”Månregolitten är ganska lös, och dessa små partiklar och gaser kan gå ner i regolitten och vara inom flera centimeter och arbeta sig ner och tillbaka ut. Så det finns ett utbyte i det övre skiktet som fungerar som en reservoar. Det är min bästa gissning om vad som händer. ”
