Kolem Měsíce od září 2019 obíhá sonda Čandraján-2 — mise, kterou si mnozí spojují s neúspěšným pokusem o přistání v jižní oblasti Měsíce. Stroj měl ale dvě části a ta první úspěšně provádí průzkum z oběžné dráhy. Sonda obíhá Měsíc po kruhové dráze s parametry 100 x 100 km. Orbiter má na své palubě osm vědeckých přístrojů. Dva z nich jsou vylepšené verze podobných přístrojů ze sondy Čandraján-1 a mezi nimi jsou též kamery s vysokým rozlišením. Kolem Měsíce krouží ale i sonda LRO od NASA a díky oběma strojům je výzkum přesnější. Na základě nasbíraných dat se již skládají studie a některé z nich ukazují, že v dostupných hloubkách na Měsíci je více ledu než se počítalo. Nedávná studie odhaluje důkazy o zvýšené možnosti výskytu vodního ledu v polárních kráterech Měsíce. Studii provádějí vědci Space Applications Center (SAC)/ISRO ve spolupráci s výzkumníky z IIT Kanpur, University of Southern California, Jet Propulsion Laboratory a IIT (ISM) Dhanbad. To naznačuje, že množství podpovrchového ledu v prvních pár metrech je asi 5 až 8krát větší než množství na povrchu v oblastech obou pólů.

Jako takové bude vrtání na Měsíci za účelem odběru vzorků nebo zužitkování tohoto ledu zásadní pro budoucí mise a dlouhodobou lidskou přítomnost na Měsíci. Krom toho studie také naznačuje, že rozsah vodního ledu v severní polární oblasti je dvakrát větší než v jižní polární oblasti. Přitom je prozatím velká pozornost věnována jen jižní oblasti Měsíce. Proč je ale v posledních letech takový zájem právě o měsíční jižní pól?

Polární mozaika získaná z širokoúhlé kamery sondy LRO měsíční (a) severní polární oblasti (od 70° s. š.) a (b) jižní polární oblasti (od 70° j. š.), která ukazuje polohu oblastí výskytu vodního ledu patřících do různých tříd. Snímky jsou v měsíční polární stereografické projekci. Obrázek: https://ars.els-cdn.com

Většina z Vás asi ví, že zde byly nalezeny stopy vody (led) na dně kráterů a potencionálně se jedná o vhodné místo pro založení lidské kolonie někdy v budoucnu. A právě zásoby ledu, by mohly sehrát klíčovou roli. Led se však nachází i na severním pólu a výzkum ukazuje, že jeho množství je dokonce srovnatelné. Rozdíl tedy není tak velký, jak se v minulosti předpokládalo. Důvod, proč je vlastně jižní oblast tak oblíbená pro průzkum, leží v minulosti. Panuje totiž mylná představa o existenci hor, které jsou vždy osvětlené Sluncem a tato myšlenka napomohla popularizovat mylně představu, že jižní pól je místem věčného světla. Dalším důvodem je, že jižní oblast byla hůře a méně zmapována než severní. A to dokonce i v dobách éry misí Apollo. Region dostal přezdívku Luna incognita (latinsky Neznámý Měsíc). Prakticky až sonda NASA Clementine odhalila mnoho nových informací z této oblasti. Dnes už víme, že jižní pól má větší plochu v trvalém stínu, kde panují nižší teploty, takže se předpokládá, že má více vodního ledu. Rozdíl v trvale zastíněné ploše mezi oběma póly ale není tak velký, jak se původně myslelo. Skutečný poměr je asi 1,25:1. Dalším významným skokem byla mise NASA LCROSS (Lunar Crater Observation and Sensing Satellite), která měla být původně určená k hledání ledu v obou regionech. Tedy v jižní i severní části. Nakonec se však sonda zaměřila pouze na jižní oblast a spektrometr potvrdil přítomnost vody, což mělo za následek soustředění dalších mísí na tuto oblast. Na konci 90. let se tak stal jižní region Měsíce preferovanou oblastí pro průzkum díky kombinaci faktorů včetně skutečnosti, že byl v minulosti hůře zmapován. Dodnes však neexistuje jediný přesvědčivý důkaz, že by byl skutečně lepší destinací než severní pól a právě to potvrzují i nová data.

Pokud jde o původ tohoto ledu, studie potvrzuje hypotézu, že primárním zdrojem podpovrchového vodního ledu na měsíčních pólech je odplyňování během vulkanismu v období Imbria. Což je měsíční geologické časové měřítko. Éra imbrická (datovaná před 3,85 mld. let až před 3,2 mld. let). Předpokládá se, že na počátku tohoto období došlo v oblasti dnešního Mare Imbrium (Moře dešťů) k pádu planetky o průměru asi 100 km, která způsobila vznik pánve Imbrium. Imbrická éra se dělí na raně imbrickou, kdy vznikaly velké pánve a pozdně imbrickou, kdy tyto pánve byly většinou vyplněny čedičem při vulkanické aktivitě. Tak vznikly dnešní měsíční moře. Výsledky také dospěly k závěru, že distribuce vodního ledu je pravděpodobně propojena s vulkanismem měsíčních moří a impaktními krátery. A jak víme odhalení vulkanické historie Měsíce je zásadní pro pochopení jeho původu a tepelného vývoje. Tabulka ukazuje různé třídy vodního ledu, respektive těkavých látek. Jejich rozložení je pak vidět na obrázku se zobrazením obou pólů.

* Průměr ± 1 směrodatná odchylka středních hodnot všech oblastí patřících do jednotlivé třídy.

Výzkumný tým použil výsledky ze sedmi přístrojů zahrnujících radar, laser, optiku, neutronový spektrometr, ultrafialový spektrometr a termální radiometr na palubě sondy NASA Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) k pochopení původu a distribuce vodního ledu na Měsíci. Přesná znalost distribuce a hloubky výskytu vodního ledu na měsíčních pólech, jak je prezentována ve výzkumech, je zásadní pro omezení nejistoty při výběru budoucích míst přistání a odběru vzorků pro mise zaměřené na průzkum a charakterizaci měsíčních těkavých látek (voda a další látky).

Hledání anomálních kráterů v oblasti pólů Měsíce provádí sonda LRO pomocí svých přístrojů. I ty mají však svá omezení. Obrázek: Goddard Space Flight Center/Scientific Visualization Studio společnosti NASA

Tento výsledek také podporuje předchozí studii SAC, ISRO poukazující na možnost přítomnosti vodního ledu v některých polárních kráterech, využívající polarimetrická radarová data z přístroje na orbitální části indické sondy Čandraján-2 (Chandrayaan-2, Dual-Frequency Synthetic Aperture Radar). Ovšem i sondy a jejich přístroje mají svá omezení a rozlišovací schopnosti, proto nelze vyloučit možnost hlubinných usazenin vodního ledu na měsíčních pólech, které dosud zůstávají mimo detekční schopnosti obou sond. Současná měření jsou platná pro hloubku asi 1-3 m pod povrchem. Všechna tato zjištění jsou však důležitá pro budoucí pilotované mise na Měsíc, protože získávání místních zdrojů bude nezbytné a čím snazší je bude získat, tím jednodušší bude na Měsíci vybudování trvalé základny. A nejen to, výsledky jsou důležité i pro budoucí robotické lunární mise a případné hledání vhodných míst pro přistání.

Zdroje informací:
https://www.sciencedirect.com
https://www.isro.gov.in
https://kosmonautix.cz
https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com

Zdroje obrázků:
https://media-cldnry.s-nbcnews.com
https://ars.els-cdn.com
https://www.soest.hawaii.edu