Kosmiskais ūdensvads

Uz Mēness ir ūdens ledus. Īpaši daudz tā ir dienvidpola rajonā. Tāpēc tur plānots nākotnē būvēt Mēness bāzi.

Pat pēc pirmo astronautu un automātisko staciju nosēšanās uz Mēness, zinātnieki bija pārliecināti, ka mūsu pavadoņa virsma ir absolūti sausa un ūdens tur nevar būt nekādā stāvoklī kosmiskās vides ekstremālo temperatūru un skarbo apstākļu dēļ. Taču 1976. gadā Mēness regolīta paraugos, ko atgādāja padomju zonde "Luna 24", tika atrasts apmēram 0,1% ūdens. Savukārt 90. gados amerikāņu aparāti "Clementine" un "Lunar Prospector", kas no attāluma pētīja Mēness virsmu ar radio un spetrometrisko metodi, konstatēja ledu pastāvīgi aizēnotajos krāteros pie poliem.

2008. gadā Indijas kosmisko pētījumu organizācija nosūtīja uz Mēnesi orbitālo aparātu "Čandrajan 1". Uz tā borta bija spektrometrs M3 (Moon Mineralogy Mapper), kas spēj fiksēt ūdens molekulas pēs to izstarojuma spektra, kā arī radiofrekvenču radars Mini-SAR, kas var atšķirt ūdens ledu no ūdens hidroksilajās grupās cieto minerālu sastāvā.

Pie Mēness Ziemeļpola Indijas zonde fiksēja vairāk nekā 40 krāterus, kas, pēc zinātnieku vērtējumiem, satur apmēram 600 miljonus metrisko tonnu ūdens ledus. Dienvidpola rajonā tā apjoms ir vēl lielāks – tur ledus klāj apmēram 22% virsmas. Simtiem polāro krāteru atrodas pastāvīgā ēnā, pateicoties Mēness ass nelielajam slīpumam – pusotrs grāds – pret Sauli (Zemei – 23,4 grādi). Saule nekad nepaceļas pār to malām, bet dibenā saglabājas stabila temperatūra – apmēram -250 grādi pēc Celsija skalas.

2020. gadā tas pats "Čandrajan 1" atrada hematīta (dzelzs oksīds, ārēji līdzinās rūsai, kas veidojas tikai skābekļa un ūdens klātienē) sakopojumus. Pie tam – ārpus ledus uzkrāšanās rajoniem polos.

Nesen vēl valdīja uzskats, ka ūdeni uz Mēness tā agrīnās vēstures posmā, apmēram pirms 3,5 miljardiem gadu atnesa asteroīdi un komētas. Tika izskatīta alternatīva versija – Saules vējš. To veidojošās jonizētā ūdeņraža daļiņas mijiedarbībā ar Mēness grunti teorētiski var veidot ūdeni. Datormodeļi parādīja, ka aptuveni puse tā apjoma izgaro pilnmēness laikā, kad Mēness šķērso Zemes magnetosfēras asti. Šajā laikā magnētiskais lauks bloķē Saules vēju, un tā daļiņas nesasniedz Mēness virsmas.

Taču pērn zinātnieki izanalizēja zondes "Čandrajan 1" datus un konstatēja: pēc magnetosfēras astes šķērsošanas Mēness ledus apjoms nemazinās, gluži pretēji, tas palielinās. Pieļāva, ka tas notiek "Zemes vēja" dēļ – tā ir skābekļa un ūdeņraža jonu magnetosfēras plūsma, kas var veidot ūdens molekulas.

2007. gadā japāņu Mēness mākslīgais pavadonis "Kagua" konsatēja, ka skābeklis no Zemes atmosfēras augšējiem slāņiem var ceļot "magnetosfēras astē", sasniedzot Mēnesi. Saskaņā ar magnetometriskajiem novērojumiem, ko veic NASA projekta THEMIS-ARTEMIS satelīti, pētnieki atsevišķi novērtēja Saules un Zemes veja daļiņu skaitu. Izrādījās, ka lielakais Zemes daļiņu apjoms novērojams pilnmēness laikā.

Zinātnieki skaidroja: reizi mēnesī mūsu planētas magnetosfēra, ekranējot Saules vēja plūsmu, rada "ūdens tiltu", pa kuru no Zemes atmosfēras ozona slāņa izrautās jonizētās daļiņas nonāk uz Mēness. Joni virzās gar magnētiskā pola līnijām, kas, apliecot pavadoni, nonāk tālāk, starpplanētu telpā. Kā daļiņām izdodas izrauties no magnētiskajām plūsmām un nonākt uz Mēness virsmas, pētījuma autori vēl nav noskaidrojuši.

Nesen ģeofiziķi no Kārļa universitātes Prāgā un Aļaskas universitātes Fērbenksā nāca klajā ar jaunu hipotēzi.

Mūsu planēta pārvietojas pa orbītu magnētiskā lauka burbulī, kas plīst aizmugurē, veidojot asti. Reizi mēnesī, pilnmēnesī to šķērso Mēness. Spēka līnijas magnetosfēras priekšdaļā ir slēgtas, bet astē sarautas un stiepjas bezgalībā. Taču, ja to ceļā rodas pietiekami masīvs ķermenis (šajā gadījumā – Zemes pavadonis), tās novirzās, "samudžinās" un daļēji atkal saaug. Pie tam daļa jonizēto daļiņu nosēžas uz šī ķermeņa virsmas.

Aplēsts, ka miljardiem gadu laikā Mēness polu reģioni varēja uzkrāt līdz 3500 kubikkilometrus ūdens ledus. To var pielīdzināt astoņiem Hurona ezeriem Ziemeļamerikā. Pie tam Mēnesi sasniedz tikai viens procens jonu, kas pamet Zemi.

Zinātnieki no Arizonas universitātes uzskata, ka, pateicoties magnētiskajam laujam ūdens ne tikai nonācis uz pavadoņa virsmas, bet arī saglabājies līdz mūsdienām. Par neskatoties uz Saules vēja graujošo ietekmi – atšķirībā no gaismas tas viegli iespiežas krāteru aizēnotajos iecirkņos. Tiesa, šajā gadījumā runa ir par dažu lielo krāteru lokālajām magnētiskajām anomālijām. Tās fiksēja un kartē atzīmēja zonde "Kagua" 2007.-2009.gg. Pētnieki uzskata, ka atliku magnētisms saistits ar asteroīdiem, kas veidojuši krāterus, - to saturā bijis liels daudzums dzelzs. Lai arī šie magnētiskie lauki ir tūkstoškārt vājāki nekā Zemes lauks, tie var novirzīt no ledus nogulsnēm Saules plazmas jonizēto daļiņu plūsmas.

Darba autori uzskata, ka ūdens ledus var atrasties ne tikai Mēness krāteru dibenā, bet arī veidot mūžīgā sasaluma slāni zem virsmas pola rajonos. Uz to norāda gravimetrisko pētījumu rezultāti. Zinātnieki uzskata, ka anomālie pievilkšanas spēki, ko konstatēja NASA orbitālais aparāts "Lunar Reconnaissance Orbiter", liecina par ledus piesātinātiem iežiem.

Nākamgad amerikāņu kosmiskā aģentūra plāno sūtīt uz Dienvidpolu aparātu VIPER (Volatiles Investigating Polar Exploration Rover). To aprīkos ar metru garu urbi un iekārtām, kas ļaus turpat uz vietas analizēt grunts sastāvu.

Atbilstoši iekārtas VIPER darba rezultātiem NASA pieņems lēmumu par nākamās stacijas atrašanās vietu – programma "Artemīda" paredz, ka tai jāparādās uz Mēness līdz desmitgades beigām. Līdzīgus plānus lolo arī Krievija un Ķīna.

Visi projekti pievērsušies Dienvidpolam, lai arī uz orbitālo staciju un atpakaļ vienkāršāk būtu lidot no ekvatoriālās zonas. Taču Dienvidpola rajonā ir ledus nogulsnes – tas dos ūdeni, skābekli elpošanai un ūdeņradi degvielai. Pie tam šeit atrodas arī tā saucamās mūžīgās gaismas virsotnes, ko pastāvīgi apgaismo Saule – uz tām var samontēt Saules akumulatorus.

Par ticamāko vietu stacijas celtniecībai uzskata Šekltona krāteri paša Dienvidpolā. Tā diametrs sasniedz 21 kilometru, un netālu ir vairāki potenciālie nosēšanās laukumi.