הנוף העז של הירח כפי שנצפו על ידי האסטרונאוטים של אפולו 12 בשובם לכדור הארץ. קרדיט: נאס"א
הנחיתה של צ'אנדרייאן-3 על הירח וגילוי הגופרית שלאחר מכן הניעו את מחקר הקרח הירחי קדימה, וסייעו נאס"אהתוכניות של תחנת ירח בת קיימא. התפתחויות אלו מדגישות את שיתוף הפעולה ההולך וגובר בחקר החלל.
בניית תחנת חלל על הירח עשויה להיראות כמו משהו מתוך סרט מדע בדיוני, אבל כל משימת ירח חדשה מקרבת את הרעיון הזה למציאות. מדענים מסתכלים על מאגרי קרח פוטנציאליים של הירח באזורים מוצלים לצמיתות, או PSRs. אלה הם המפתח להקמת כל סוג של תשתית ירח בת קיימא.
בסוף אוגוסט 2023, נחתת הגשושית של הודו צ'אנדרייאן-3 על פני הירח באזור הקוטב הדרומי, שמדענים חושדים כי עשוי להכיל קרח. נחיתה זו סימנה אבן דרך משמעותית לא רק עבור הודו אלא עבור הקהילה המדעית בכלל.
עבור מדענים פלנטריים כמוני, מדידות ממכשירים על סיפון הנחתת Vikram של Chandrayaan-3 והרובר הקטן, ששת הגלגלים Pragyan שלה, מספקות הצצה מפתה מקרוב לחלקי הירח שסביר להניח שיכילו קרח. תצפיות מוקדמות יותר הראו כי קרח קיים בחלק מהאזורים המוצלים באופן קבוע, אך ההערכות משתנות במידה רבה לגבי הכמות, הצורה והתפוצה של מרבצי הקרח הללו.
מרבצי קרח בקוטב
לצוות שלי במעבדה לפיזיקת אטמוספירה וחלל יש מטרה להבין מאיפה הגיעו המים על הירח. שביטים או אסטרואידים המתרסקים לירח הם אפשרויות, כמו גם פעילות געשית ורוח שמש.
כל אחד מהאירועים הללו מותיר אחריו טביעת אצבע כימית ייחודית, כך שאם נוכל לראות את טביעות האצבע הללו, אולי נוכל להתחקות אחריהם למקור המים. לדוגמה, גופרית צפויה בכמויות גבוהות יותר במרבצי קרח בירח אם פעילות געשית ולא שביטים יצרה את הקרח.
כמו מים, גופרית היא יסוד "נדיף" על הירח, מכיוון שעל פני הירח, היא אינה יציבה במיוחד. זה מתאדה בקלות ואבד לחלל. בהתחשב באופי הטמפרמנטלי שלה, גופרית צפויה להצטבר רק בחלקים הקרים יותר של הירח.
בעוד הנחתת Vikram לא נחתה באזור מוצל לצמיתות, היא מדדה את הטמפרטורה בקו רוחב דרומי גבוה של 69.37°S והצליחה לזהות גופרית בגרגרי אדמה על פני הירח. מדידת הגופרית מסקרנת כי הגופרית עשויה להצביע לעבר מקור המים של הירח.
אז, מדענים יכולים להשתמש בטמפרטורה כדרך למצוא לאן עלולים להגיע חומרים נדיפים כמו אלה. מדידות טמפרטורה מ-Chandrayaan-3 יכולות לאפשר למדענים לבחון מודלים של יציבות נדיפה ולהבין כמה לאחרונה עשויה הגופרית להצטבר באתר הנחיתה.
כמה מכתשים כהים על הירח, המצוינים כאן בכחול, לעולם אינם מקבלים אור. מדענים חושבים שחלק מהאזורים המוצלים באופן קבוע עלולים להכיל קרח. קרדיט: מרכז טיסות החלל גודארד של נאס"א
כלים לגילוי
Vikram ו-Pragyan הם החדשים ביותר בסדרה של חלליות שסייעו למדענים לחקור מים על הירח. מסלול סיור הירח של נאס"א שוגר ב-2009 ובילה את השנים האחרונות בתצפית על הירח ממסלולו. אני חוקר שותף ב-LRO, ואני משתמש בנתונים שלו כדי לחקור את התפוצה, הצורה והשפע של המים על קטבי הירח.
גם ה-Chandrayaan-1 orbiter של הודו וגם LRO אפשרו לעמיתיי ולי להשתמש בתצפיות אולטרה סגול וכמעט אינפרא אדום כדי לזהות קרח באזורים המוצלים באופן קבוע על ידי מדידת טביעות האצבע הכימיות של מים. זיהינו באופן סופי קרח מים בחלק מהאזורים הללו בתוך הצללים הקרים ביותר בקטבי הירח, אבל אנחנו עדיין לא בטוחים מדוע הקרח אינו נפוץ יותר.
הרובר ה-Pragian של Chandriaan-3 נסע 328 רגל (100 מטר) ומדד את הכימיה של אדמת הירח. קרדיט: ISRO
על מרקורי, לעומת זאת, האזורים המוצלים לצמיתות כמעט על גדותיהם בקרח. במשך כמה שנים, מדענים זיהו את הצורך לרדת על פני השטח ולבצע מדידות מפורטות יותר של נדיפים הירחים. עם זיהוי הגופרית שלה, הנחתת Vikram עשתה כעת את הצעדים הטנטטיביים הראשונים כחלק מתוכנית חיפושים גדולה יותר.
משימות ירח עתידיות
נאס"א מכוונת לקוטב הדרומי של הירח. לקראת משימת Artemis III לפרוס אסטרונאוטים לחקור קרח על פני השטח, התוכנית Commercial Lunar Payloads Services תשלח מספר נחיתות ורוברים לחפש קרח, כמו משימת ה-IM-1 של Intuitive Machines שהושקה לאחרונה.
בעוד שחוסר הוודאות אופף את ציר הזמן של שיגורי ארטמיס, משימת הצוות הראשונה, ארטמיס II, נמצאת במסלול לשיגור בסוף 2024 או תחילת 2025, עם מסלול בלולאה העובר מאחורי הצד הרחוק של הירח ובחזרה לכדור הארץ.
מערכת ההדמיה האינפרא-אדום הקומפקטית של Lunar, שאני החוקר הראשי שלה, היא מצלמת אינפרא אדום שתבצע מדידות טמפרטורה ותחקור את הרכב פני הירח.
המצלמה הזו, שזכתה לכינוי L-CIriS, עברה לאחרונה את הבדיקה הסופית שלה לפני מסירה לנאס"א, ומכשיר הטיסה שהושלם יהיה מוכן לשיגור על נחיתה מסחרית בסוף 2026.
לפני L-CIRiS, משימת הרובר VIPER מתוכננת להשתגר בסוף 2024 לאזור הקוטב הדרומי של הירח, שם היא תישא מכשירים לחיפוש קרח במלכודות מיקרו קור. ההשערה של הצללים הזעירים הללו, שחלקם לא עולה על אגורה, מכילים כמות משמעותית של מים והם נגישים יותר מה-PSRs הגדולים יותר.
אחת המטרות ארוכות הטווח של L-CIRiS ותוכנית שירותי מטען ירחי מסחריים של נאס"א היא למצוא מקום מתאים לתחנת ירח ארוכת טווח ובת קיימא. אסטרונאוטים יכולים להישאר בתחנה זו, שעלולה להיות דומה לזו שבתחנת מקמורדו באנטארקטיקה, אבל היא תצטרך להיות עצמאית במידה מסוימת כדי להיות משתלמת מבחינה כלכלית. מים יקרים מאוד למשלוח לירח, ולכן מיקום התחנה ליד מאגרי קרח הוא חובה.
יישוב ירח עשוי להיות דומה לתחנת מקמורדו באנטארקטיקה. קרדיט: Gaelen Marsden/Wikimedia Commons, CC BY-SA
במהלך משימת Artemis III, האסטרונאוטים של נאס"א ישתמשו במידע שנאסף על ידי התוכנית Commercial Lunar Payload Services ומשימות אחרות, כולל Chandrayaan-3, כדי להעריך את המיקומים הטובים ביותר לאיסוף דגימות. מדידות הטמפרטורה וההרכב של Chandrayaan-3 ו-L-CIRiS הן כמו אלה שידרשו כדי שארטמיס יצליח. שיתוף הפעולה בין סוכנויות חלל צעירים ומבוגרים הופך אפוא למאפיין מרכזי של נוכחות אנושית ארוכת טווח, בת קיימא על הירח.
נכתב על ידי פול היין, עוזר פרופסור למדעי אסטרופיזיקה ופלנטריה, אוניברסיטת קולורדו בולדר.
עיבוד ממאמר שפורסם במקור ב-The Conversation.
