Radar har använts sedan 1960-talet för att kartlägga månens yta, men fram till nyligen har det varit svårt att få en bra titt på Månens stolpar. År 2009 kunde Mini-SAR-radarinstrumentet på Chandrayaan-1 rymdskepp kartlägga mer än 95% av båda polerna med 150 meter radarupplösning, och nu Mini-RF-instrumentet på Lunar Reconnaissance Orbiter - som har 10 gånger Mini-SAR: s upplösning - är ungefär halvvägs genom sin första högupplösta kartläggningskampanj för polerna. De två instrumenten avslöjar att det troligen finns enorma mängder vatten i de permanent skuggade kratrarna vid polerna, med över 600 miljoner ton ensam på nordpolen. "Om det förvandlades till raketbränsle skulle det räcka med att lansera motsvarigheten till en rymdfärja per dag i över 2000 år," sa Paul Spudis, huvudutredare för Mini-SAR, och talade vid det årliga Lunar Forum på Ames Forskningscenter i juli.
Både Spudis och Ben Bussey, huvudutredare för LRO: s Mini-RF delade bilder från sina respektive instrument på forumet, och belyser polära kratrar som uppvisar ovanliga radaregenskaper i överensstämmelse med närvaron av is.
De har hittat över 40 kratrar på Månens nordpol som uppvisar dessa egenskaper.
Båda instrumenten ger detaljer om inredningen av skuggade kratrar, som inte kan ses i synligt ljus. I synnerhet visar en mätning som kallas cirkulär polarisationsförhållande (CPR) radarekonens egenskaper, vilket ger ledtrådar till ytmaterialets natur i mörka områden. Instrumenten skickar pulser av vänsterpolariserade radiovågor för att mäta månens ytråhet. Medan släta ytor skickar tillbaka en omvänd, högerpolariserad våg, återgår grova områden vänsterpolariserade vågor. Ice, som är transparent för radiovågor, skickar också vänsterpolariserade vågor. Instrumenten mäter förhållandet mellan vänster och höger cirkulär polariserad kraft som skickas tillbaka, vilket är HLR.
Få platser - även i vårt solsystem - har en HLR större än 1 men sådana platser har tjocka isavlagringar, såsom poliska mössor från Martian, eller de isiga galileiska satelliterna. De ses också i grova, klippiga ejekta runt färska, unga kratrar, men där ser forskare också höga HLR utanför kraterranden, som i den här bilden, nedanför Main L-krateret på månen.
De flesta av månen har låg HLR, men dussintals anomala nordpolskrater, till exempel en liten 8 km krater inom den större Rozhdestvensky-krateret, hade en hög HLR på insidan, med en låg HLR på fälgen. Det tyder på att något material i kratrarna snarare än ytråhet orsakade den höga HLR-signalen.
"Geologiskt förväntar vi oss inte att grova, friska ytor är närvarande i en kraterrand men utan frånvaro," sade Spudis. "Detta bekräftar att den höga HLR i dessa anomala kratrar inte orsakas av ytråhet, och vi tolkar det så att vattenis finns i dessa kratrar."
Dessutom måste isen vara flera meter tjock för att ge denna signatur. "För att se denna förhöjda HLR-effekt måste isen ha en tjocklek i storleksordningen tiotals våglängder för den använda radaren," sade han. "Vår radarvåglängd är 12,6 cm, därför tror vi att isen måste vara minst två meter tjock och relativt ren."
Nya Mini-SAR-bilder (toppbild) från LRO bekräftar Chandrayaan-1-data, med ännu bättre upplösning. Mini-RF, sade Bussey, motsvarar en kombination av Arecibo-observatoriet och Greenbank Radio-teleskopet när man tittar på månen. "Vår polära kampanj kommer att kartlägga från 70 grader till polerna och hittills är vi mycket nöjda med täckningen och kvaliteten på uppgifterna," sade Bussey.
Spudis sa att de ser mindre anamoliska kratrar på Månens södra pol, men både han och Bussey ser fram emot att jämföra mer data mellan de två radarinstrumenten för att lära sig mer om de permanent skuggade kratrarna på månen.
Dessutom kommer andra instrument på LRO också att ge insikt i smink av dessa anomala kratrar.
För mer information se dessa NASA-webbsidor:
NASA-radaren hittar isinsättningar vid Moon's North Pole
En cool titt på en månkrater
