Słońce produkuje wodę na Księżycu. Naukowcy odtworzyli ten proces w laboratorium

Najnowsze odkrycie naukowców z NASA potwierdza coś, co od dawna było przedmiotem naukowych spekulacji: wiatr słoneczny – czyli nieustanny strumień naładowanych cząstek wyrzucanych przez Słońce – może przyczyniać się do powstawania wody na Księżycu. Choć brzmi to jak fantastyka naukowa, badania przeprowadzone w kontrolowanych warunkach laboratoryjnych po raz pierwszy dostarczyły bezpośrednich dowodów na ten proces. Wyniki eksperymentu zostały opublikowane w prestiżowym czasopiśmie Journal of Geophysical Research: Planets, a ich znaczenie może wykraczać daleko poza teorię – są bowiem kluczowe dla przyszłości załogowej eksploracji Księżyca.

Wiatr słoneczny to mieszanina naładowanych cząstek, głównie protonów (jąder wodoru), które przemieszczają się z zawrotną prędkością przekraczającą 1,5 miliona kilometrów na godzinę. W przeciwieństwie do Ziemi, która posiada atmosferę i pole magnetyczne chroniące jej powierzchnię przed tym bombardowaniem, Księżyc nie ma takiej osłony. Jego powierzchnia, zbudowana z regolitu – drobnego, pylistego materiału powstałego w wyniku miliardów lat bombardowań mikrometeorytów – jest bezpośrednio wystawiona na działanie tych cząstek.

W momencie, gdy protony z wiatru słonecznego uderzają w księżycowy regolit, mogą łączyć się z elektronami, tworząc atomy wodoru. Te z kolei reagują z atomami tlenu obecnymi w minerałach znajdujących się na powierzchni Księżyca – na przykład w krzemionce – co prowadzi do powstania cząsteczek hydroksylu (OH) i wody (H₂O). To zjawisko, choć znane teoretycznie, do niedawna nie było potwierdzone w warunkach laboratoryjnych.

Dzięki pracy zespołu z NASA – konkretnie naukowców Li Hsia Yeo i Jasona McLaina – udało się odwzorować ten proces w laboratorium. Eksperyment został przeprowadzony w Centrum Lotów Kosmicznych im. Goddarda i obejmował użycie specjalistycznego urządzenia emitującego cząstki wiatru słonecznego, komory próżniowej symulującej warunki księżycowe oraz precyzyjnych detektorów. W roli próbki posłużył autentyczny pył księżycowy zebrany podczas misji Apollo 17 w 1972 roku. Naukowcy najpierw dokładnie osuszyli próbki, by usunąć wszelką wilgoć, a następnie przez kilka dni bombardowali je naładowanymi cząstkami, symulując w ten sposób dziesiątki tysięcy lat ekspozycji na wiatr słoneczny.

Efektem eksperymentu był wyraźny sygnał absorpcji w podczerwieni, charakterystyczny dla obecności cząsteczek wody lub hydroksylu. Choć obecne instrumenty spektroskopowe nie pozwalają jeszcze z całą pewnością rozróżnić tych dwóch związków, ich wspólna obecność dowodzi, że proces chemiczny zachodzi – i to skutecznie. Dla naukowców to przełom, który potwierdza, że powierzchnia Księżyca może nie tylko zatrzymywać wodę, ale że sama ta woda może być na bieżąco wytwarzana dzięki aktywności Słońca.

Znaczenie tego odkrycia jest ogromne dla przyszłych misji kosmicznych, szczególnie w kontekście programu Artemis, którego celem jest ustanowienie trwałej obecności człowieka na Księżycu. Południowy biegun tego ciała niebieskiego, gdzie – jak sądzi się – może znajdować się najwięcej zmagazynowanej wody, ma być kluczowym miejscem przyszłych baz. Możliwość wykorzystania lokalnych zasobów wody znacznie obniży koszty i zwiększy bezpieczeństwo misji – woda nie tylko zaspokaja potrzeby życiowe astronautów, ale może być też źródłem tlenu i wodoru, wykorzystywanych jako paliwo.

Warto dodać, że poszukiwania wody na Księżycu trwają od wielu lat i przyczyniły się do nich m.in. misje takich sond jak indyjskie Chandrayaan-1 czy amerykańska LCROSS. Te obserwacje orbitalne wykazały obecność śladów cząsteczek wodnych na powierzchni Księżyca, szczególnie w jego chłodniejszych i zacienionych rejonach. Co więcej, analizy wykazały, że ilość wykrytej wody zmienia się w ciągu doby – zwiększa się w nocy i maleje w dzień, co sugeruje, że źródło tej wody jest dynamiczne i odnawialne.

Odkrycie NASA nie tylko potwierdza tę teorię, ale rzuca nowe światło na relacje między Słońcem a ciałami niebieskimi pozbawionymi atmosfery. Księżyc, który przez długi czas uważany był za całkowicie suchy i jałowy, okazuje się miejscem, gdzie zachodzą złożone procesy chemiczne, a wiatr słoneczny odgrywa rolę niemal twórczą. Dla eksploracji kosmosu to doskonała wiadomość – bo skoro na Księżycu może powstawać woda, być może podobne procesy zachodzą też na innych bezpowietrznych ciałach w Układzie Słonecznym.

Artykuł Słońce produkuje wodę na Księżycu. Naukowcy odtworzyli ten proces w laboratorium pochodzi z serwisu PULS KOSMOSU.