Новаторське дослідження місячних зразків місії “Аполлон” на нанорівні відкриває нові перспективи у розумінні космічного вивітрювання та його наслідків для майбутніх місячних місій.
Науковці з Технологічного інституту Джорджії та Університету Джорджії вперше застосували передові методи нанооптики для вивчення місячних порід, що дозволило побачити ознаки космічного впливу з безпрецедентною деталізацією. Результати дослідження, опубліковані в журналі Scientific Reports, мають вирішальне значення для програми Artemis та майбутньої присутності людини на Місяці.
Без захисної магнітосфери та атмосфери, подібної до земної, місячна поверхня постійно піддається впливу сонячного вітру, космічного проміння та мікрометеороїдів. Це бомбардування призводить до космічного вивітрювання, що змінює фізичні та хімічні властивості місячного ґрунту та порід.
Інноваційний підхід до досліджень Місяця
На відміну від більшості попередніх досліджень, які складали карту Місяця з орбіти, нове дослідження фокусується на мікроскопічному аналізі зразків, доставлених місіями “Аполлон”. Дослідники створили просторову карту нанорозмірних зразків, одночасно аналізуючи їхні оптичні характеристики та хімічний склад.
“Це перший раз, коли ці інструменти були застосовані до місячних зразків, що зазнали космічного впливу, і це перший раз, коли ми змогли побачити чіткі ознаки космічного впливу на нанорівні,” — зазначає Томас Орландо, регентський професор Школи хімії та біохімії і головний дослідник Центру досліджень місячного середовища і летких речовин (CLEVER).
Для проведення досліджень команда використала обладнання Лабораторії нанооптики Університету Джорджії (UGA), що дозволило вивчати зразки на рівні десятків нанометрів. Для порівняння: розмір атома водню становить лише 0,05 нанометра, тобто інструменти забезпечували роздільну здатність на рівні сотень атомів.
“Ми можемо на майже атомістичному рівні зрозуміти, як утворилася ця порода, її історію і як вона оброблялася в космосі,” — пояснює Філіп Стенсіл, професор і завідувач кафедри фізики UGA.
Критичні відкриття щодо води та радіаційних пошкоджень
Дослідники виявили специфічні пошкодження гірських порід, включаючи зміни в оптичних характеристиках. Ці зміни дають важливу інформацію про формування та еволюцію місячної поверхні, а також про її хімічний склад і вплив космічної радіації.
Деякі оптичні сигнатури вказують на захоплені електронні стани — відсутні атоми та вакансії в атомній решітці. Ці дефекти виникають, коли опромінення видаляє атоми, залишаючи електрони у пастці. Типи та енергетична глибина таких пасток можуть розкрити радіаційну історію Місяця.
Захоплені електрони можуть також призводити до електростатичного заряджання поверхні, що становить серйозну небезпеку для астронавтів та обладнання. Електростатичні розряди можуть пошкодити скафандри та електронні пристрої, необхідні для місячних місій.
“Наявність води на Місяці є критично важливою для програми Artemis. Вона необхідна для підтримки будь-якої людської присутності і є особливо важливим джерелом кисню і водню, молекул, що утворюються при розщепленні води,” — підкреслює Орландо.
Ризики для майбутніх місій та шляхи їх пом’якшення
Радіація та її вплив на місячний пил і поверхню становлять значні ризики для людей. Дослідники виділяють три ключові небезпеки:
- Місячний пил може порушити герметичність скафандрів
- Мікрометеорити, що рухаються зі швидкістю понад 5 км/с, здатні пробити захисні матеріали
- Астронавти можуть вдихати пил, що залишився на скафандрах, викликаючи проблеми з диханням
NASA активно вивчає різні підходи для усунення пилу та пом’якшення цих ризиків. Дослідження, подібні до проведеного командою з Джорджії, мають критичне значення для розробки ефективних захисних заходів.
Майбутні перспективи дослідження
Наступний етап роботи передбачає поєднання аналітичних інструментів UGA з новим обладнанням Технологічного інституту Джорджії для всебічного вивчення зразків місії “Аполлон”, які зберігаються вже понад 50 років.
“Ми об’єднаємо два дуже складні інструменти аналізу, щоб вивчити ці зразки з таким рівнем деталізації, який, на мою думку, ніколи раніше не робився,” — зазначає Орландо.
Кінцева мета полягає у створенні моделей, які можна використати для орбітальних карт Місяця. Це потребуватиме переходу від наномасштабу до повного макромасштабу, щоб точно показати процеси на місячній поверхні та розташування ключових ресурсів, включаючи воду та метан.
Такі дослідження не лише розкривають таємниці космічного вивітрювання та формування води на Місяці, але й закладають фундамент для безпечного та сталого дослідження нашого супутника та подальшого освоєння далекого космосу.
#Вчені #розкривають #таємниці #Місяця
Source link
