Vybrané články
z týdeníku The Economist

Konečně máme nezvratné důkazy, že na Měsíci je voda. A může jí být víc, než se čekalo

Dvě nové vědecké studie značně posilují naděje na využití Měsíce pro další expanzi člověka do vesmíru

Konečně máme nezvratné důkazy, že na Měsíci je voda. A může jí být víc, než se čekalo
ilustrace Vojtěch Velický

Pokud budou lidé někdy chtít vybudovat základny na Měsíci, budou potřebovat vodu. Nebudou ji potřebovat jen pro vlastní přežití, ale také jako surovinu pro výrobu raketového paliva nezbytného pro další dobrodružství – například lety na Mars. Vzhledem k tomu, kolik stojí vystřelit cokoli do vesmíru z povrchu Země, bylo by pro takovou základnu nejlepší, kdyby se našla voda v jejím okolí. Dvě studie, které 26. října publikoval časopis Nature Astronomy, proto značně posilují naděje potenciálních měsíčních osadníků.

První z nich, vedená Paulem Haynem z Coloradské univerzity v Boulderu, dokazuje, že se v trvalém stínu nachází větší část povrchu Měsíce, než jsme se dosud domnívali. To je důležité, neboť led – skupenství, ve kterém nejspíš jakákoli měsíční voda existuje – by v takových chladných, stíněných oblastech mohl být trvalý a dlouhověký. Na většinu měsíčního povrchu dopadá prudké ionizující záření ze Slunce, takže se jakékoli přítomné vodní molekuly rozloží nebo zmizí ve vesmíru. Hayne ovšem spočítal, že se na Měsíci nachází přibližně 40 tisíc kilometrů čtverečních těchto „chladných pastí“ uchovávajících led. 

Druhá studie pod vedením Casey Honniballové z Goddardova kosmického střediska, hlavního výzkumného střediska americké vesmírné agentury NASA se sídlem v Marylandu, potvrzuje přítomnost vodních molekul (H2O) na povrchu Měsíce. Předchozí důkazy nedokázaly molekuly vody odlišit od hydroxylových radikálů (OH), které jsou podjednotkami vody a obvykle se chemicky vážou na jiné prvky. Je velice zajímavé, že se tyto vodní molekuly nacházejí na osvětlených částech povrchu, daleko od chladných pastí.

Moře kapek

Přestože je Měsíc naším nejbližším a nejprozkoumanějším vesmírným sousedem, přítomnost vody na jeho povrchu se podařilo potvrdit teprve nedávno postupným sběrem důkazů. V roce 1999 sonda Cassini vyslaná NASA zachytila při své cestě k Saturnu jisté náznaky. Stopa zesílila o deset let později, když na Měsíci přistála indická sonda Čandraján-1. Americký zobrazovací spektrometr M3 (Moon Mineralogy Mapper) na palubě sondy měl zkoumat odraz slunečních paprsků od měsíčního povrchu. M3 zjistil, že povrch pohlcuje infračervené světlo specifické vlnové délky – tří mikronů. Ten absorpční vzorec je typický pro vodu, ale také pro hydroxyl.

V říjnu 2009, pár měsíců po zveřejnění výsledků z M3, NASA řízeně narazila vyhořelými stupni nosné rakety Atlas 5 do kráteru Cabeus poblíž jižního pólu Měsíce. Volba padla na Cabeus, neboť je o něm známo, že se některé jeho části nacházejí v trvalém stínu. O několik minut později ji následovala sonda LCROSS (Lunar Crater Observation and Sensing Satellite), jejíž kamery měly přinést fotografie a provést měření výsledného oblaku prachu.

Předchozí snímky jižního pólu Měsíce z 90. let minulého století pořízené během misí NASA Clementine a Lunar Prospector naznačovaly, že by v oblasti mohlo být přítomné velké množství vodíku, ačkoli nebylo jasné, v jakém skupenství. LCROSS vznikla proto, abychom se to dozvěděli. Náraz vyvrhl 350 tun měsíční povrchové horniny a vytvořil v Cabeusu 20 metrů široký kráter. Vyvržený materiál se rozptýlil po povrchu Měsíce v oblasti o průměru deseti kilometrů. Mezi vyvrženým materiálem detekovala LCROSS charakteristický třímikronový spektroskopický signál. Přesto stále nedokázala rozlišit, zda ho způsobuje voda, nebo hydroxyl.

Jeden ze způsobů, jak zjistit rozdíl, je hledat v šesti mikronech chybějící světlo, neboť to při této vlnové délce absorbují pouze molekuly vody. A přesně to měla Honniballová v úmyslu. V roce 2018 si zabrala jediný přístroj schopný takových měření – dva a půl metru široký teleskop Stratosférické observatoře pro infračervenou astronomii (SOFIA), který se nachází na palubě upraveného letounu Boeing 747, jenž dokáže létat ve výšce 13 kilometrů. Dostane se tak nad 99,9 procenta vodních par obsažených v zemské atmosféře, které by jinak jakýkoli infračervený signál odražený od Měsíce zastřely. 

Teleskop SOFIA obvykle pozoruje vzdálené astronomické objekty, jako jsou černé díry. Honniballová jej místo toho nasměrovala na kráter Clavius, který se nachází přibližně 75 stupňů jižně od rovníku Měsíce a kde se nejspíš čirou náhodou nacházela fiktivní americká měsíční základna ve „2001: Vesmírná odysea“. V odraženém slunečním světle objevila u šesti mikronů spektrální čáru. To potvrdilo, že přinejmenším v této oblasti tvoří voda jednu až čtyři části z deseti tisícovek materiálu lunárního povrchu.

Využití takové vody při budoucích misích závisí nejen na tom, kolik se jí na Měsíci nachází, ale také jak je v jeho povrchové hornině uložená. Jednou z možností je, že existuje v podobě ledových krystalů v mikroskopických dutinách mezi zrny povrchové horniny. Pokud by to tak skutečno bylo, lunárním osadníkům by k získání vody stačilo zahřát horninu. Honniballová se nicméně domnívá, že voda, kterou objevila, bude spíše lapená v kapičkách, jež vznikají, když do měsíčního povrchu narazí mikrometeority.

Tuto představu podporuje teorie, podle níž solární vítr, který tvoří především protony, jádra vodíkových atomů, tímto prvkem neustále živí měsíční povrchovou horninu. Část vodíku potom reaguje s atomy kyslíku přítomného v lunárních horninách. To vede ke vzniku hydroxylových radikálů. Když na Měsíc dopadne mikrometeorit, při nárazu se povrchová hornina vypaří. Vše se vznese do prostoru, kde se hydroxyly spojí a vytvoří molekuly vody. Tyto molekuly jsou poté zachyceny v kapkách rychle chladnoucí povrchové horniny dopadající zpátky na povrch.

Moře chladu

Extrahování vody z takových kapek nebude nic jednoduchého. Slibnějším zdrojem je led nacházející se v chladných pastech. Hayneho tým použil k identifikaci potenciálních chladných pastí na celém povrchu Měsíce fotky s vysokým rozlišením získané sondou NASA Lunar Reconnaissance Orbiter. Je jich víc, než jsme doufali, a jejich velikost se pohybuje od pár centimetrů po několik kilometrů. Nejvíc se jich podle očekávání nachází poblíž pólů, kde se slunce ve chvílích, kdy je viditelné, drží blízko horizontu, a stíny jsou tu proto dlouhé. Malý počet takových „pastí“ vytvořený krátery nebo jinými nepravidelnostmi povrchu s ovšem nachází i v nižších šířkách. Mohou být sice malé, zůstávají ale ve stínech, kde se teploty drží dostatečně nízko, aby se tu mohl hromadit led. 

To, že chladné pasti existují, ještě nicméně neznamená, že dokážou zachytit všechno. Ke zjištění, zda tomu tak je, spolu s nalezením odpovědí na otázky, které nechala práce Honniballové otevřené, bude zapotřebí další zkoumání samotné povrchové horniny. NASA doufá, že v listopadu 2023 vyšle na jižní pól Měsíce misi nazvanou VIPER (Volatiles Investigating Polar Exploration Rover). Plavidlo bude vybaveno přístroji uzpůsobenými k hledání minerálů a ledu v oblasti přistání.

Výsledky Honniballové i Hayneho daly plánovačům mise pár podnětů k zamyšlení – a to nejen těm, kteří se podílejí na Artemis, projektu NASA, jenž hodlá dostat v tomto desetiletí lidi na Měsíc. Rozhodování, kam umístit základnu, pokud by měla někdy nějaká vzniknout, se vždy pohybovalo na vážkách mezi přítomností vody kvůli potravě a palivu a dostupností slunečního světla kvůli energii. Pokud by padla volba na jižní pól, který by dokázal poskytnout vodu, znamenalo by to, že by astronauti žili v černočerné tmě na místě, kde teploty jen výjimečně vyšplhají nad -160 °C. Perspektiva, že by se i na některých lépe osvětlených a o něco méně nehostinných místech měsíčního povrchu mohla nacházet voda, je proto velice vítaná.

© 2020 The Economist Newspaper Limited
All rights reserved. Publikováno na základě licence s The Economist, přeloženo týdeníkem Hrot.
Originální článek v angličtině najdete na www.economist.com.

Článek vyšel v tištěném vydání týdeníku Hrot.

Týdeník hrot

  • Řecká tragédie po česku
  • Proč jsou ženy nedoceněné
Objednat nyní