Víz nélkül nem megy

A víz az élet fontos összetevője, a világűrben pedig rendkívül értékes erőforrás. Nyitott kérdés még, hogy a NASA hétfői bejelentésében foglalt, Holdon talált vízmennyiség könnyen hozzáférhető-e, vagy csak nagyon nehezen. 

Az Artemis program egyik fő feladata épp az lesz, hogy az ügynökség mindent megtudjon a Holdon lévő vízről, még mielőtt 2024-ben az első nő és a következő férfi a regolitot borító porban hagyná a lábnyomait, és nekiállnának az évtized végére tervezett, űrállomás megépítésének.

Amikor az Apollo űrhajósai először tértek vissza a Holdról 1969-ben, még azt hitték, hogy az égitest teljesen száraz. Az elmúlt 20 év alatt elvégzett orbitális és felszíni küldetései, például a NASA Holdkráter-megfigyelő és érzékelő műholdja azonban jég jelenlétéről számoltak be a Hold pólusai körül található, állandóan árnyékban lévő kráterekben. 

Eközben több űrhajó, köztük a Cassini küldetés és a Deep Impact üstökös misszió, valamint az Indiai Űrkutatási Szervezet Chandrayaan-1 küldetése, sőt a NASA földi Infravörös teleszkóp berendezése kutatta át széles körben a Hold felszínét. Találtak is víz jelenlétére utaló bizonyítékokat az általában naposabb régiókban. Ezek a küldetések azonban nem tudták egyértelműen megkülönböztetni, hogy a talált víz H2O, vagy OH formában van jelen.

"Azt már a SOFIA megfigyelései előtt is tudtuk, hogy van valamilyen vízre utaló jelenlét. De azt nem tudtuk, hogy valójában mennyi vízmolekuláról beszélünk, és azt sem, hogy ivóvízről, vagy inkább olyasmiről van szó, mint a lefolyótisztító"

- mondta el Casey Honniball, a Honoluluban található Hawaii Egyetemről, a marylandi Greenbeltben található NASA Goddard Űrrepülési Központjának posztdoktori munkatársa.

De miért ilyen fontos a víz?

"A víz értékes forrás mind tudományos célokra, mind a felfedezőink számára. Ha felhasználhatjuk a Hold erőforrásait, akkor kevesebb vizet kell odavinnünk, és helyette és több felszerelést szállíthatunk az új tudományos felfedezések lehetővé tételéhez" 

- magyarázta el Jacob Bleacher, a NASA Human Exploration and Operations Mission Directorate vezető tudós-kutatója.  A víz a világűrben nem csupán ivóvizet jelent, de levegőt és esetleg rakéta-üzemanyagot is, ha hidrogénre és oxigénre bontják a H2O-t.

A Nemzetközi Űrállomás (ISS) víz-újrafeldolgozó rendszere például tiszta ivóvizet állít elő szennyvízből, verejtékből és még az emberi vizeletből is. Douglas Wheelock űrhajós szavaival: „A tegnapi kávé, a holnapi kávé.”

A víz összekapcsolódott oxigén- és hidrogénatomokból áll, és az oxigénellátás fenntartására is ezt használják a Nemzetközi Űrállomáson. Az elektrolízis nevű folyamat során az űrhajósok áramot vezetnek keresztül a vízen, és így képesek szétválasztani az oxigént a hidrogéntől. Ezt senki NE próbálja ki otthon. A víz és az áram általában nem jó páros, tehát életveszélyes lehet kipróbálni!

"A Földön tapasztalható sűrű légkör nélkül, a napsütötte holdfelszínen lévő víznek el kellett volna párolognia az űrbe. Valahogy mégis ott maradt. Valamely folyamat vizet eredményez ott, és valamely folyamat csapdába ejti”

- tette hozzá Honniball.

A SOFIA egy módosított Boeing 747SP sugárhajtású repülőgép, ami 13,7 kilométer magasan, a Föld légkörében lévő vízgőz 99 százalékánál magasabban repülve, 2,69 méter átmérőjű teleszkópjával képes tisztább képet alkotni az infravörös hullámhosszon látható univerzumról. A távcsövéhez használt Faint Object infraRed CAmera (FORCAST) segítségével a SOFIA képes volt érzékelni a vízmolekulákra jellemző 6,1 mikronos fajlagos hullámhosszt, és relatíve meglepően magas  koncentrációjukat fedezte fel, a napsütötte Clavius-kráterben. A SOFIA a NASA és a Német Aerospace Center közös projektje. 

Hogy keletkezett, hogy maradt fent?

Számos erő játszhat közre a víz a leadásában vagy létrehozásában. A Hold felületére eső, kis mennyiségű víztartalmú mikrometeorit becsapódáskor vizet szállíthat a holdfelszínre. Egy másik lehetőség kétlépcsős folyamat, melynek során a Napszél hidrogént hord a Hold felszínére, és az a talajban kémiai reakcióba lép az oxigéntartalmú ásványi anyagokkal, hidroxilcsoportot hozva létre. Ezt követően a már említett mikrometeorit bombázásból származó sugárzás átalakíthatja a hidroxilt vízzé.

A keletkezés magyarázatára tehát vannak ötleteink, de ez csak az egyik rejtély. A másik az, hogyan képes a víz légkör hiányában is megmaradni a Hold felszínén, mi több felhalmozódni. A víz tárolódhat például apró gyöngyszerű struktúrákban, amelyek a mikrometeorit-becsapódások által okozott magas hő következtében alakultak ki.

Egy másik lehetőség szerint, a víz megbújik a Hold talajszemcséi alatt, és így védve lehet a napfénytől. Ez utóbbi természetesen sokkal hozzáférhetőbbé teheti a vizet számunkra, mint a gyöngyszerű szerkezetekbe szorult víz esetében.

Ajj, a SOFIA

A SOFIA elsődleges feladata a távoli, homályos tárgyak, például fekete lyukak, csillaghalmazok és galaxisok vizsgálata, a Hold megfigyelése sosem szerepelt a tervek között. Ugyanakkor a Hold közelsége fényessége, valamint az, hogy kitölti a keresőkamera teljes látómezejét alkalmassá tette egy 2018-ban lezajlott tesztmegfigyelésre.

"Valójában ez volt az első alkalom, hogy a SOFIA megnézte a Holdat, és még abban sem voltunk teljesen biztosak, hogy megbízható adatokat kapunk-e, de a Holdon található esetleges vízzel kapcsolatos kérdések arra késztettek minket, hogy megpróbáljuk" - mondta el Naseem Rangwala, a SOFIA projekt-tudósa, a NASA Kaliforniában található Szilícium-völgyi Ames kutatóközpontjából. 

"Hihetetlen, hogy ez a felfedezés lényegében egy adhoc teszt eredményeként jött létre. Most, hogy tudjuk, hogy képesek vagyunk erre, még több repülést tervezünk a további megfigyelések elvégzéséhez"

-tette hozzá Rangwala. A SOFIA további repülései során begyűjtött adatok segíthetik majd a jövőbeli Hold-küldetések, például a NASA holdjárója, a Volatiles Investigiting Polar Exploration Rover (VIPER) munkájának sikerét, és azt is, hogy elkészítsék a Hold első vízkészlet-térképeit a jövőbeli emberek által végzendő űrkutatáshoz.

A NASA Volatiles Investigiting Polar Exploration Rover (VIPER) holdjárója (Kép: NASA)Víz más helyeken is jelen lehet a Hold felszínén, ahogy arra az elméleti modellek és a NASA Lunar Reconnaissance Orbiter adatai is rámutattak. Például a kisebb árnyékos területeken, ahol a hőmérséklet fagypont alatt marad, könnyen csapdába eshet. A NASA most azt tervezi, hogy egy apró műhold, a Caltech által vezetett Trailblazer küldetés keretein belül mennyiségileg is pontosan meghatározza és tanulmányozza a Holdon található vizet.

Szekptikusok

A Futurism szerzője szerint korai még örülni a megtalált víznek. Idézik Shuai Li, a Hawaii Egyetem bolygótudósát, aki a CNET-nek elmondta: "Ez a most megtalált víz ugyanaz, amit a Földön iszunk. De a mennyisége rendkívül alacsony. A kinyeréséhez több ezer kilogramm holdregolitot kell feldolgozni, 1 kilogramm víz megszerzése érdekében.” 

Ez a mennyiségi becslés egybeesik a NASA által közzétett számokkal, vagyis Li semmi olyat nem mondott, amit az űrügynökség ne tett volna közzé az első körben, csupán azt közölte, amit mindenki tudott: a 3,5 deci/köbméter nem túl sok.

Úgy tűnik, hogy míg a NASA a félig teli, Li a félig üres poharat látja a Holdon talált vízmennyiségben, esetleg csak egy lehetőséget a médiafigyelemre, hogy amikor mindenki örül egy felfedezésnek világszerte, magára vonzza a reflektorfényt pesszimista véleményével.

A NASA bejelentette hogy egyenletesen eloszló vizet találtak a Holdon A NASA kerek egy hete tartja izgalomban az űrkutatás, a csillagászat és a tudomány rajongóit és szakembereit, valami igazán nagy horderejű felfedezést ígérve a Holdról. A kutatók előre bejelentett névsora alapján a találgatások és pletykák valamiféle Holdon található, frissen felfedezett vízkészletről szóltak. És valóban ez történt, csak úgy, ahogy senki sem várta.

Az ár dönt

Az igazi kérdés az lesz, hogy az eleinte mindig drága technológiai eljárás, amivel hozzá lehet majd jutni ehhez a vízhez, a későbbiekben mennyire képes egyszerűsödni és olcsóbbá válni. A mérleg nyelve nyilvánvalóan az egységnyi víz Földről a Holdra juttatásának költsége, és a Holdon bányászattal történő kinyerés költsége között áll majd meg valahol. A kapitalizmus nem bonyolult rendszer: amelyik eljárás olcsóbb lesz, azt fogják alkalmazni.

Az ivóvíz és a rakétaüzemanyag holdi regolitból történő kinyerésére is vannak már ötletek. Az egyik lehetőség az, hogy jelentősen felmelegítik a Hold talaját, áramot vezetve bele, és így nyerik ki belőle a vizet, ezt a módszert Philip Metzger, a Közép-Floridai Egyetem tudósa vizsgálja.

A folyamat ma mindenesetre bonyolult technológiát igényel, ahogy Metzger a NASA Advanced Concepts Institute programjának rövid ismertetésében is kifejtette. A jeget először gőzzé kell szublimálni, ami aztán újra megfagy, mielőtt a megtisztításhoz újra gőzzé alakítanák egy kémiai átalakítóban. Ez hosszadalmas eljárás, és lehet, hogy nem is térülne meg, ezért Metzger azt javasolja, hogy jelentősen egyszerűsítsék a folyamatot azáltal, hogy: “A jeget egy egyszerű, rendkívül alacsony energiafelhasználású szemcseválogató eljárással fázisváltozás nélkül nyerjék ki a talajból”

Az Európai Űrügynökség is vizsgálja, hogyan lehet a Hold talaját iható vízzé, és belélegezhető oxigénné alakítani. Ők 2025-ben szeretnének robotizált küldetést vezetni a Holdra, hogy tesztelni kezdjék a bányászati ​​technológiákat. Ehhez az ügynökség tavaly leszerződött az ArianeGrouppal, egy űrfejlesztési vállalkozással.

(Forrás: CNET, Futurism Kép: NASA)