Centaur rocket

Vi har avslørt Månens skjulte vannreserver

Et spektakulært påfunn påviste vann på Månen. Romfartsorganisasjonen NASA lot et 2,2 tonn tungt Centaur-rakettrinn styrte mot overflaten, og det traff med over 9000 km/t. Nedslaget skapte en støvsky som en følgesatellitt målte spor av vann i.

8. april 2010 av Helle & Henrik Stub

Det er vann på Månen. Det ble fastslått da den amerikanske romfarts-organisasjonen NASA i oktober 2009 lot et 2,2 tonn tungt rakettrinn styrte på Månen. Delen av Centaur-raketten traff overflaten med over 9000 km/t, og nedslaget skjedde i det 100 kilometer vide Cabeus-krateret ved Månens sydpol. Deler av krateret ligger i evig skygge med temperaturer ned mot –230 grader.

Nedslagsstedet var nøye valgt ut, for skal man gjøre seg håp om å finne vann i form av is på en måne uten atmosfære, må området ha svært lave temperaturer. Raketten slo ned i Cabeus-krateret mindre enn to hundre meter fra det beregnede stedet, og sammenstøtet skapte et nytt krater på mer enn 20 meter i diameter.

Overalt satt det astronomer og ventet å se en imponerende støvsky slå opp fra krateret. De ble imidlertid skuffet, for skyen var mye mindre enn man hadde ventet. Den ble faktisk bare registrert av satellitten LCROSS (Lunar Crater Observation and Sensing Satellite) som fulgte i halen på Centaur-trinnet nettopp med det formålet å undersøke støvskyen. LCROSS hadde bare få minutter å måle på før den selv ble knust mot overflaten. I tillegg til å ta fotografier av nedslaget var LCROSS utstyrt med svært følsomme spektrometre som skulle analysere innholdet av støv og gass i skyen som ble slynget opp. Det infrarøde spektrometeret fant spor av vanndamp og vann, mens det ultrafiolette spektrometeret påviste rester av vannmolekyler, nemlig hydroksylmolekylet OH, som dannes når vann spaltes av sollys.

Støvskyens innhold av vann ble anslått til cirka 100 liter, men det må ses i forhold til de mange tusener av tonn med materiale som ble slynget opp.

Vann skal bli rakettdrivstoff

Månen er altså fortsatt svært tørr – som forskerne sier, bare en tanke fuktigere enn Atacama-ørkenen i Chile som anses å være Jordens tørreste sted. Det legger ingen demper på gleden over å ha funnet vann – som Peter Schultz i gruppen bak LCROSS uttrykte det: ”Det som er virkelig spennende, er at vi traff nettopp der vi skulle. Det er litt som å bore etter olje: Har man gjort ett funn, er mulighetene gode til å påvise ytterligere forekomster andre steder i det samme området.”

Vannfunnet har stor betydning for planene om å bygge en fremtidig månebase. Ikke bare vil man ha vann å drikke, men vann kan ved hjelp av sollys spaltes i oksygen og hydrogen og dermed brukes til rakettdrivstoff. Det vil redusere kostnadene knyttet til drift av en månebase hvis romskipene kan fylle tanken på Månen uten at alt drivstoffet er blitt fraktet opp fra Jorden på forhånd.

Ekstreme temperaturer gir problemer

Én ting er det å ha en teori – noe helt annet er det å bygge en månebase som kan utnytte vannet. Det er to grunner til at det er litt av en utfordring. Hvis vannet – eller isen – er konsentrert i de kalde polkratrene der solstråler aldri når ned, må vi lære oss å bygge utstyr som skal virke ved –230 grader. Den oppgaven var egentlig ventet først et stykke inn i fremtiden – før mulige bemannede romferder til solsystemets ytterkant og steder som Uranus, Neptun eller Pluto. Bare å lage en romdrakt for slike temperaturer er svært vanskelig, for nesten alle kjente bøyelige materialer blir sprø og skrøpelige og smuldrer lett når de blir så kalde.

I første omgang må vannet derfor utvinnes av roboter. For å hente ut så mye som ett glass vann, må man ta i bruk et område like stort som en fotballbane. Det er heldigvis nokså enkelt å få tak i vannet. Det kan nemlig foregå ved å varme opp overflatestøvet ved hjelp av mikrobølger til en temperatur på –50 grader. Det er fortsatt kaldt, men isen vil likevel fordampe fordi Månen mangler atmosfære. I prinsippet kan isdampen samles opp som rim eller is på en kald metallplate og deretter skrapes av og tines.

Mikrobølgene kan hentes fra et soldrevet anlegg på den solfylte kraterkanten høyt oppe over den mørke bunnen. Blir det for vrient, er en annen mulighet å plassere en atomreaktor nede på bunnen av krateret med de problemene det medfører å jobbe i så sterk kulde.

Man kan også tenke seg ”hoppere” – små roboter som hopper frem og tilbake mellom sollys og skygge og vekselvis tilføres ny energi og utvinner vann. Det er uansett ingen tvil om at oppdagelsen av vann på Månen er en fantastisk hjelp og en utfordring på veien videre mot fremtidige planer om månebaser.

Det er derfor ikke så rart at man har lett etter vann på Månen helt siden Apollo-ferdene for 40 år siden. Naturligvis undersøkte man den gangen de hjemførte prøvene, men fant i første omgang ikke spor av vann. Det er heller ikke så rart, for alle landingsstedene lå nær Månens ekvator der temperaturen kan stige til mer enn 120 grader i løpet av én månedag som tilsvarer to jorduker.

Romsonder har tidligere funnet spor av vann

De to romsondene som etterfulgte Apollo-ferdene, nemlig Clementine i 1994 og Lunar Prospector i 1998, fant begge spor av vann – Clementine ved å sende radarsignaler ned i de kalde og mørke kratrene ved månepolene. Der målte sonden et kraftig ekko som kan forklares med at signalene ble reflektert av områder med is. Lunar Prospector analyserte nøytronene fra den kosmiske strålingen som reflekteres fra Månens overflate. Sonden påviste mange langsomme nøytroner som sannsynligvis var blitt bremset ned etter å ha kollidert med hydrogenatomer fra vann i overflaten. Beregninger viste at Månens overflatelag rommet et sted mellom én og ti milliarder tonn vann – noe som fremdeles betyr at Månen er en svært tørr klode.

I 2003 opplevde forskerne et tilbakeslag i vannjakten da det 300 meter store Arecibo-radioteleskopet i Puerto Rico ikke kunne bekrefte Clementines målinger av is i kratrene ved polene.

Men historien tok en ny vending. Det skjedde da den lille indiske månesonden Chandrayaan-1 påviste vann ved spektroskopiske målinger fra en bane rundt Månen bare få måneder før man skulle sende opp satellitten LCROSS. Med god grunn var inderne stolte: Det var den første månesonden deres, men likevel kunne den gjøre de beste målingene av vann før LCROSS. Helt overraskende har det nå vist seg etter nye og nøyaktigere analyser at de 40 år gamle prøvene etter Apollo-ferdene likevel inneholder ørlite grann vann. I litt mer enn tre milliarder år gamle vulkanske, glassaktige små-steiner er det blitt påvist opptil 46 ppm (parts per million) vann. Det tyder på at magmaen de oppsto av, var enda mer vannholdig – kanskje opptil 750 ppm.

I rekken av sonder som har sjekket Månen for vann, har vi også to som bare fløy forbi – Cassini på vei til Saturn og Deep Impact på vei til en komet. Begge målte vann da de passerte.

Kommer vannet fra en komet?

Det er tre teorier om månevannets opprinnelse. En av dem hevder at en del av isen dannes ved hjelp av solvind som særlig består av hydrogen. Hydrogenet (H) reagerer med oksygenatomer (O) fra måneoverflaten og danner vann (H2O).

En annen teori går ut på at vannet har vært der siden Månen ble til. Denne teorien viser til de nye analysene av Apollo-prøvene, men forskerne bak den møter et problem i forbindelse med den mest aksepterte teorien om Månens tilblivelse. Hvis Månen virkelig ble til som følge av et sammenstøt mellom Jorden og en mindre planet, ville materialet som senere dannet Månen, ha vært altfor varmt til å kunne holde på vanndamp og andre lett fordampelige stoffer.

I tillegg til vannmolekylene er det funnet flere lettere stoffer som svovel, klor, fluor og karbon på Månen. LCROSS-satellitten fant også flere hydrokarboner som etanol og metan i målingene. Disse stoffene kjenner vi fra kometer og kan ha kommet til Månen derfra.

Den mest nærliggende forklaringen på vannets opprinnelse er ifølge teori tre at det stammer fra nedslag av isholdige kometer. Slike nedslag vil føre til at Månen kortvarig blir omgitt av en sky av vanndamp. Når skyen kommer i kontakt med det iskalde fjellet i Månens polare områder, vil vanndampen raskt bli til iskrystaller som legger seg på bakken.

På en måne uten atmosfære vil isen etter hvert fordampe, men i bunnen av kratrene, der sollyset aldri når ned og temperaturen faller til –230 grader, kan isen eksistere i flere milliarder år.

Les også

Kanskje du er interessert i...

FÅ ILLUSTRERT VITENSKAPS NYHETSBREV

Du får ditt gratis spesialtillegg, Vår Ekstreme Hjerne, til nedlasting straks du har meldt deg på nyhetsbrevet.

Fant du ikke det du lette etter? Søk her: