Under de senaste decennierna har vår pågående undersökning av solsystemet avslöjat några överraskande upptäckter. Till exempel, medan vi ännu inte hittat liv bortom vår planet, har vi upptäckt att de element som är nödvändiga för livet (dvs organiska molekyler, flyktiga element och vatten) är mycket rikare än tidigare trott. På 1960-talet teoretiserades det att vattenis kunde existera på månen; och under det kommande decenniet bekräftade detta återvändande uppdrag och sonder.
Sedan den tiden har mycket mer vatten upptäckts, vilket har lett till en debatt inom det vetenskapliga samfundet om var allt kom ifrån. Var det resultatet av produktionen på plats, eller levererades den till ytan av vattenförande kometer, asteroider och meteoriter? Enligt en ny studie som producerats av ett team av forskare från Storbritannien, USA och Frankrike verkar majoriteten av Månens vatten ha kommit från meteoriter som levererade vatten till jorden och månen för miljarder år sedan.
För deras studie, som nyligen dök upp i Naturkommunikationundersökte det internationella forskarteamet prover av månberg och mark som returnerades av Apollo-uppdragen. När dessa prover ursprungligen undersöktes när de återvände till jorden antogs det att spåren av mängder vatten de innehöll var resultatet av förorening från jordens atmosfär eftersom behållarna där månbergarna togs hem inte var lufttäta. Månen, anses det allmänt, var bentorr.
En studie från 2008 avslöjade dock att proverna av vulkaniska glaspärlor innehöll vattenmolekyler (46 delar per miljon), såväl som olika flyktiga element (klor, fluorid och svavel) som inte kunde ha varit resultatet av föroreningar. Detta följdes upp av utbyggnaden av Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) och Lunar Crater Observation and Sensing Satellite (LCROSS) 2009, som upptäckte rikligt med vattenförsörjning runt den södra polära regionen,
Men det som upptäcktes på ytan blekade i jämförelse med vattnet som upptäcktes under det. Bevis på vatten i det inre avslöjades först av ISRO: s Chandrayaan-1 lunar orbiter - som bar NASA: s Moon Mineralogy Mapper (M3) och levererade den till ytan. Analys av denna och andra data har visat att vatten i Månens inre är upp till en miljon gånger rikare än vad som finns på ytan.
Närvaron av så mycket vatten under ytan har bett frågan, var kom det allt ifrån? Medan vatten som finns på månens yta i månregolit verkar vara resultatet av interaktion med solvind, kan detta inte ta hänsyn till de rikliga källorna djupt under jord. En tidigare studie antydde att den kom från jorden, eftersom den ledande teorin för månens bildning är att en stor Mars-stor kropp påverkade vår framväxande planet för cirka 4,5 miljarder år sedan, och det resulterande skräpet bildade månen. Likheten mellan vattenisotoper på båda kropparna verkar stödja den teorin.
Men enligt Dr. David A. Kring, en medlem av forskarteamet som leds av Jessica Barnes från Open University, kan denna förklaring bara stå för cirka en fjärdedel av vattnet inne i månen. Detta beror tydligen på att det mesta av vattnet inte skulle ha överlevt processerna som är involverade i bildandet av månen och behålla samma förhållande väteisotoper.
Istället undersökte Kring och hans kollegor möjligheten att vattenbärande meteoriter levererade vatten till båda (därmed de liknande isotoperna) efter att månen hade bildats. Som Dr. Kring berättade för Space Magazine via e-post:
”Den aktuella studien använde analyser av månprov som samlats in av Apollo-astronauterna, eftersom dessa prover ger det bästa måttet på vattnet inne i månen. Vi jämförde dessa analyser med analyser av meteoritprover från asteroider och rymdskeppsanalyser av kometer. ”
Genom att jämföra förhållandet väte till deuterium (alias "tungt väte") från Apollo-proverna och kända kometer, bestämde de att en kombination av primitiva meteoriter (karbonhaltig kondrit-typ) var ansvariga för att majoriteten av vatten som finns i Månens interiör idag. Dessutom drog de slutsatsen att dessa typer av kometer spelade en viktig roll när det gäller ursprunget till vatten i det inre solsystemet.
Under en tid har forskare hävdat att överflödet av vatten på jorden delvis kan bero på påverkan från kometer, trans-Neptuniska föremål eller vattenrika meteoroider. Även här baserades det på att förhållandet mellan väteisotoper (deuterium och protium) i asteroider som 67P / Churyumov-Gerasimenko avslöjade en liknande procent av föroreningar till kolrika kondriter som fanns i jordens kärnor.
Men hur mycket av jordens vatten som levererades, hur mycket som producerades ursprungligen, och huruvida månen bildades med sitt vatten redan där, har varit föremål för mycket vetenskaplig debatt. Tack vare den senaste studien kan vi nu ha en bättre uppfattning om hur och när meteoriter levererade vatten till båda kropparna, vilket ger oss en bättre förståelse för vattnet i det inre solsystemet.
"Vissa meteoritiska prover av asteroider innehåller upp till 20% vatten," sade Kring. ”Den behållaren av material - det vill säga asteroider - är närmare Earth-Moon-systemet och har logiskt sett alltid varit en bra kandidatkälla för vattnet i Earth-Moon-systemet. Den aktuella studien visar att det är sant. Det vattnet levererades tydligen för 4,5 till 4,3 miljarder år sedan.“
Förekomsten av vatten på månen har alltid varit en källa till spänning, särskilt för dem som hoppas se en månbase som etablerades där en dag. Genom att känna till källan till det vattnet kan vi också lära oss mer om solsystemets historia och hur det blev. Det kommer också att vara praktiskt när det är dags att söka efter andra vattenkällor, vilket alltid kommer att vara en faktor när man försöker etablera utposter och till och med kolonier i hela solsystemet.
