Shackleton-krateret på Månens södra pol har varit något av en gåta, eftersom dess permanent skuggade inre har gjort det svårt att upptäcka vad som finns inuti. Men med nya observationer som använder laserhöjdmätaren på rymdskeppet Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) har ett forskargrupp väsentligt upplyst kraterens inre med laserljus, mätning av albedo eller naturlig reflektion. Forskarna fann att kraterets golv är ganska ljust, en observation i överensstämmelse med närvaron av is. I själva verket kan is utgöra 22 procent av materialet på kratergolvet, med eventuellt mer is inbäddat i kraterväggarna.
"Vi beslutade att vi skulle studera de levande dagsljusna från denna krater," säger Maria Zuber från Massachuesetts Institute of Technology, som leder ett team för att studera Shackleton Crater. "Från den otroliga observationsdensiteten kunde vi göra en extremt detaljerad topografisk karta."
För observationer av laserhöjdmätare kan höjdkartor skapas genom att mäta tiden det tar för laserljus att studsa ner till månens yta och tillbaka till instrumentet. Ju längre tid det tar, desto lägre är terrängens höjd. Med hjälp av dessa mätningar kartlade gruppen kratergolvet och lutningen på dess väggar.
Teamet använde över 5 miljoner mätningar för att skapa sin detaljerade karta.
Medan kratergolvet var relativt ljust såg Zuber och hennes kollegor att dess väggar var ännu ljusare. Upptäckten var först förbryllande. Forskare trodde att om is var någonstans i en krater, skulle det vara på golvet, där inget direkt solljus tränger igenom. De övre väggarna i Shackleton-krateret är ibland upplysta, vilket kan avdunsta all is som ackumuleras. En teori som teamet erbjuder för att förklara pusslet är att "månskalv" - seismisk skakning som framkallas av meteoritpåverkan eller gravitationsvatten från jorden - kan ha orsakat Shackletons väggar att släcka av äldre, mörkare jord, avslöja nyare, ljusare jord under. Zubers teams ultrahögupplösta karta ger starka bevis för is på både kraterets golv och väggar.
"Det kan finnas flera förklaringar för den observerade ljusstyrkan i hela krateret," sade Zuber. "Till exempel kan nyare material exponeras längs dess väggar, medan is kan blandas med golvet."
Krateret, uppkallad efter den antarktiska utforskaren Ernest Shackleton, är nästan 20 km (mer än 12 mil) bred och över 3 km (2 mil) djup - ungefär lika djupt som jordens hav. Zuber beskrev kraterens inre som "extremt robust ... Det skulle inte vara lätt att krypa där inne."
Hon tillade att den nya topografiska kartan kommer att hjälpa forskare att förstå kraterbildning och studera andra icke-kartlade områden i månen.
"Jag kommer aldrig att komma över spänningen när jag ser en ny terräng för första gången," sade Zuber. ”Det är den typen av motivation som får människor att utforska till att börja med. Naturligtvis riskerar vi inte våra liv som de tidiga utforskarna gjorde, men det finns en stor personlig investering i allt detta för många människor. "
Ben Bussey, personalforskare vid Johns Hopkins Universitys tillämpade fysiklaboratorium, sa att de nya bevisen för is i Shackleton-krateret verkligen kan hjälpa till att fastställa kursen för framtida månmissioner.
"Is i de polära regionerna har varit något av en gåtfull sak länge ... Jag tror att detta är ett annat bevis för möjligheten till is," säger Bussey. "För att verkligen besvara frågan måste vi skicka en månlander, och dessa resultat hjälper oss att välja vart vi ska skicka en lander."
Och för alla utforskare av människor kan en krater som Shackleton vid månpolerna vara den bästa platsen för en bas, eftersom polerna innehåller regioner med nästan permanent solljus som behövs för kraft och regioner med nästan permanent mörker som innehåller is - båda av vilket skulle vara nödvändiga resurser för alla månkolonier.
Teamets forskning publicerades idag i Journal Nature.
Källor: MIT, NASA
Huvudbildtexter: Höjd (vänster) och skuggad lättnad (höger) bild av Shackleton, en 21 km diameter (12,5 mil i diameter) permanent skuggad krater intill den månliga sydpolen. Strukturen i kraterets inre avslöjades med en digital höjdmodell konstruerad av över 5 miljoner höjdmätningar från Lunar Orbiter Laser Höjdmätare. Kredit: NASA / Zuber, M.T. et al., Nature, 2012
Andra bildtexten: Detta är en höjdkarta över Shackleton-krateret med LRO Lunar Orbiter Laser Altimeter-data. De falska färgerna indikerar höjd, med blå lägsta och röd / vit högst. et al., Nature, 2012
