Vettä Kuussa
Kuussa on vettä.
Näin Nasa nyt toteaa aiempaa suuremmalla varmuudella kahdessa artikkelissa, jotka on juuri julkaistu Nature Astronomy -tiedelehdessä.
Tulevaisuuden astronauteilla olisi siten käytössään varma veden lähde Kuun pinnalla, ja pysyvälle kuuasemalle voitaisiin löytää paras mahdollinen rakennuspaikka.
Heijastunut auringonvalo paljastaa Kuusta vesimolekyylejä
Nasan tutkijat ovat tarkkailleet Kuuta lentävällä SOFIA-teleskoopilla.
Boeing 747 -koneen sisään rakennettu teleskooppi lentää niin korkealla, että 99 % ilmakehän vesihöyrystä jää sen alapuolelle. Siksi se voi havainnoida taivaankappaleiden lähettämää infrapunasäteilyä.
SOFIA-teleskooppia voidaan, toisin kuin muita avaruusteleskooppeja, päivittää ja säätää joka kerta, kun sitä kuljettava lentokone laskeutuu.
Lentävä teleskooppi on tutkinut Kuuta
Uuden havainnon on tehnyt lentävä teleskooppi SOFIA eli Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy.
Teleskooppi on sijoitettu Boeing 747 -jumbojettiin, jonka takaosaa on vahvistettu niin, että runko ei katkea, kun sen kyljestä avataan 13 700 metrin korkeudessa neljän neliömetrin laajuinen liukuovi.
Tällä 2,5-metrisellä teleskoopilla on kiertoradaltaan vapaa näkymä avaruuden lämpösäteilyyn, jota ei voi erottaa maanpinnalta, koska ilmakehän vesihöyry imee sen itseensä.
Monet avaruuden kappaleet lähettävät käytännössä kaiken energiansa infrapuna- eli lämpösäteilynä, ja siksi SOFIAn kaltaiset teleskoopit ovat usein ainoa keino tarkkailla niitä.
SOFIA voi sisäänrakennetulla hyvin tarkalla spektrometrillaan havaita erilaisten, esimerkiksi tähtisumuista tai planeetan kaasukehästä peräisin olevien, molekyylien tunnusmerkit.
Laitteet ovat aiemmin löytäneet merkkejä Marsin kaasukehän vesihöyrystä ja universumin ensimmäisestä molekyylistä.
SOFIAssa on spektrometri, joka pystyy kohdistamaan mittauksen hyvin tarkkaan tietylle infrapunaspektrin aallonpituudelle.
SOFIA on tutkinut spektrometrillaan infrapunasäteilyä auringonvalosta, joka on heijastunut Kuun pintaan. Siellä eri molekyylit vangitsevat säteilystä eri aallonpituuksia ennen kuin säteily heijastuu.
Spektrometrin suuren erottelukyvyn ansiosta tähtitieteilijät ovat nyt voineet todeta, että heijastunut valo lähettää tietynlaisen tunnusmerkin suunnilleen 6 mikrometrin kohdalla spektrissä – ja se voi johtua vain yhdestä molekyylistä, H2O:sta eli vedestä.
Aiemmissakin tutkimuksissa on löydetty vastaavia todisteita vedestä, mutta löydöt tehtiin noin 3 mikrometrin kohdalta, missä poikkeama teoriassa voisi johtua myös niin sanotusta hydroksyyliyhdisteestä. Tämä epäilys on nyt raivattu pois tieltä.
Nyt arvellaan, että 100–400 hiukkasta miljoonasta on vettä.
Loukut vangitsevat Kuun veden
Vesi voi säilyä Kuussa tietynlaisissa koloissa, joita kutsutaan nimellä cold traps eli kylmäloukut. Ne ovat jatkuvasti varjossa, koska ne sijaitsevat lähellä napoja.
Astronomit arvelevat, että varjoisa paikka vangitsee veden jäänä ja suojaa sitä muun muassa lämpöä ja sitä kovaa säteilyä vastaan, jolla Aurinko pommittaa kaasukehätöntä Kuuta.
Spektroskopiatutkimukset ovat paljastaneet, että Kuun napa-alueilla on vesijäästä koostuvia kraattereita (punaiset pisteet).
Lunar Reconnaissance Orbiter -luotaimen kuvien pohjalta tähtitieteilijät ovat tutkineet kylmäloukkuja, joiden läpimitta vaihtelee kilometristä senttimetriin.
Analyysien mukaan mahdollisesti vettä sisältävät kylmäloukut peittävät noin 40 000 neliökilometriä – eli 0,1 prosenttia – Kuusta sen molemmilla navoilla.
Vesi tekee Kuusta huoltoaseman
Kahden uuden tutkimuksen tulokset osoittavat, että vettä joko syntyy Kuussa tai sitä tulee sinne jostakin luonnollisten prosessien kautta.
Olipa veden alkuperä mikä tahansa, tulevaisuuden astronautit voivat nyt paremmin arvioida, mistä vettä kannattaa etsiä, ja se on avaruuslentojen kannalta ratkaisevan tärkeää.
Runsaita vesivaroja ei tarvita ainoastaan siihen, että kuuaseman asukkaat saavat vettä ja happea ilmaa varten, vaan siitä voidaan myös valmistaa hapesta ja vedystä koostuvia rakettipolttoaineita.
Kuuasema tähtää omavaraisuuteen
Tulevaa pysyvää kuutukikohtaa on jo alettu suunnitella. Sen on määrä tuottaa itse asukkaidensa tarvitsema vesi, happi ja ruoka. Pitkän aikavälin suunnitelmissa on myös kaivostoiminta ja rakettipolttoaineen tuotanto pitkän matkan avaruusaluksille.
Aurinkokennot tuottavat sähkön
Päivällä tukikohdan, kaivoslaitteiden ja polttoainetehtaiden sähkö saadaan aurinkokennoista. Yöllä käytetään polttokennoja, jotka muuttavat happea ja vetyä vedeksi.
Mönkijä tekee jäästä vettä
Kuun vesiesiintymät ovat jäänä varsinkin kraatterien pohjassa. Jää otetaan talteen robottimönkijöillä, jotka höyrystävät jään ja keräävät vesihöyryn tankkeihinsa.
Ruoka tulee kasvihuoneista
Tukikohdan elintarvikkeita, kuten lehtikaalia, perunoita ja tomaatteja, tuotetaan katetuissa kasvihuoneissa, joissa kasvien juuret kylpevät ravinneliuoksessa ja auringonpaisteen korvaavat led-valaisimet.
Tiilikatto suojaa säteilyltä
Kuulla ei ole magneettikenttää suojaksi säteilyä tai meteoriitteja vastaan. Siksi tukikohdan rakennukset peitetään tiilillä, jotka tuotetaan 3D-tulostimella Kuun pölystä.
Kuupölystä happea ja metalleja
Kuun pöly sisältää metallioksideihin sitoutunutta happea, joka voidaan vapauttaa vedyn avulla korkeassa lämpötilassa. Sivutuotteena saadaan metalleja.
Kun vettä ja rakettipolttoainetta voidaan valmistaa suuria määriä, kuutukikohdalla on ratkaiseva osuus sekä miehittämättömien että miehitettyjen Mars-lentojen tankkausasemana.
Jos 30 vuoden kuluttua tehdään matkoja vielä kauemmas Aurinkokuntaan, voi sekä vedenottopaikoista että polttoainetehtaista Kuussa tulla varsin kannattavaa yritystoimintaa.