رسم تخطيطي لأيونات الهيدروجين عالية السرعة المحقونة من السطح الشمسي إلى سطح القمر وإثراءها على سطح جزيئات التربة القمرية الائتمان: مجموعة البروفيسور لين يانغتينغ
في الآونة الأخيرة ، كان هناك الكثير من التركيز على وفرة وتوزيع وأصل المياه السطحية على سطح القمر نظرًا لدورها الحيوي في استكشاف الفضاء في المستقبل.
اكتشف فريق بحثي مكون من أعضاء من المركز الوطني لعلوم الفضاء ومعهد الجيولوجيا والجيوفيزياء ، وكلاهما جزء من الأكاديمية الصينية للعلوم ، أن حواف حبيبات عينات التربة التي جمعتها بعثة Chang’e-5 لها مستويات عالية. من الهيدروجين ونسبة منخفضة من الديوتيريوم إلى الهيدروجين ، بما يتفق مع النظرية القائلة بأن مياه القمر تنبع من الرياح الشمسية.
تم نشر النتائج في وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم.
أجرى الباحثون عمليات محاكاة حول الحفاظ على الهيدروجين في تربة القمر عند درجات حرارة مختلفة. ووجدوا أن المياه ذات الأصل الجنوبي الغربي يمكن الحفاظ عليها جيدًا في مناطق خطوط العرض الوسطى والعليا من سطح القمر. قال البروفيسور لين يانجتينج من IGG ، المؤلف المقابل للدراسة: « يمكن أن تحتوي التربة القمرية القطبية على كمية من الماء أكثر من عينات Chang’e-5 ».
أثبتت الدراسات السابقة أن الماء (OH / H2O) على سطح القمر يختلف باختلاف خط العرض والوقت من اليوم (حتى 200 جزء في المليون). مثل هذا التغيير الواضح يعني معدل امتصاص سريع من سطح القمر.
على عكس مهمات أبولو الست وثلاث بعثات لونا ، والتي هبطت جميعها على خطوط عرض منخفضة (8.97 درجة جنوبا – 26.13 درجة شمالا) ، أعادت بعثة Chang’e-5 عينات من التربة من موقع خط العرض الأوسط (43.06 درجة شمالا). بالإضافة إلى ذلك ، تم جمع عينات Chang’e-5 من أصغر البازلت القمري المعروف (2.0 Ga) والقاعدة البازلتية الأكثر جفافًا. لذلك ، تعد عينات Chang’e-5 أساسية لمعالجة التوزيع المكاني والزماني والاحتفاظ بالمياه المشتقة من SW في الثرى القمري.
على 17 حبة تربة قمرية أعيدتها مهمة Chang’e-5 ، أخذ الباحثون قياسات NanoSIMS لتحديد عمق وفرة الهيدروجين وحساب نسب الديوتيريوم / الهيدروجين.
أظهرت النتائج أن غالبية الحواف الحبيبية (أقصى ~ 100 نانومتر) أظهرت تركيزات عالية من الهيدروجين (1116-2.516 جزء في المليون) مع قيم منخفضة للغاية من D (-908 ‰ إلى -992 ‰) ، مما يدل على أصل SW. بناءً على توزيع حجم الحبيبات للتربة القمرية ومحتواها من الهيدروجين ، قُدِّر محتوى الماء السائب المشتق من SW بـ 46 جزءًا في المليون لتربة Chang’e-5 القمرية ، بما يتوافق مع نتيجة الاستشعار عن بعد.
أظهرت تجارب التسخين على مجموعة فرعية من الحبوب أن الهيدروجين المزروع في SW يمكن الحفاظ عليه بعد الدفن. باستخدام هذه المعلومات جنبًا إلى جنب مع البيانات السابقة ، أنشأ الباحثون نموذجًا للتوازن الديناميكي بين زرع وإفراز غاز الهيدروجين في حبيبات التربة على القمر ، وكشف أن درجة الحرارة (خط العرض) تلعب دورًا رئيسيًا في غرس وهجرة الهيدروجين. في تربة القمر.
باستخدام هذا النموذج ، توقعوا وفرة أعلى من الهيدروجين في حواف الحبوب في المناطق القطبية القمرية. قال البروفيسور لين: « هذا الاكتشاف له أهمية كبيرة للاستخدام المستقبلي للموارد المائية على القمر ». « أيضًا ، من خلال فرز الجسيمات والتدفئة ، من السهل نسبيًا استغلال المياه الموجودة في التربة القمرية واستخدامها. »
المرجع: « وفرة عالية من المياه المشتقة من الرياح الشمسية في تربة القمر من خط العرض الأوسط » بقلم يوشن زو ، وهنغ سي تيان ، وتشي زانغ ، ومارك شاوسيدون ، ويانغتينغ لين ، وجيالونغ هاو ، ورويينغ لي ، وليكسين جو ، ووي يانغ ، وليينغ Huang و Jun Du و Yazhou Yang و Yang Liu و Huaiyu He و Yongliao Zou و Xianhua Li و Fuyuan Wu ، 12 ديسمبر 2022 ، وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم.
DOI: 10.1073 / pnas.2214395119