قامت دراسة حديثة  بتحليل الغبار الذي تم استرداده من القمر وتوصلت إلى أن الماء المرتبط بسطح القمر يمكن أن يكون مصدره الشمس.

أصل ماء القمر

حيث يمكن أن يكون نتيجة قصف أيونات الهيدروجين من الرياح الشمسية، والاصطدام بسطح القمر، والتفاعل مع أكاسيد المعادن، والترابط مع الأكسجين المطرود. والنتيجة هي المياه التي يمكن أن تختبئ في التربة القمرية بكميات كبيرة عند خطوط العرض الوسطى والعليا.

وهذا له آثار على فهمنا لمصدر وتوزيع المياه على القمر - وقد يكون له صلة بفهمنا لأصول الماء على الأرض.

الرياح الشمسية وماء القمر

يقول علماء من المركز الوطني الصيني لعلوم الفضاء ومعهد الجيولوجيا والجيوفيزياء أن المياه التي عثر عليها على حبيبات التربة القمرية بواسطة المركبة الجوالة Chang’e-5 التابعة لبرنامج استكشاف القمر الصيني جاءت من الرياح الشمسية.

وتم تحديد الارتباط بالرياح الشمسية بفضل وجود نسبة منخفضة من الديوتيريوم / الهيدروجين في المياه.  

مكونات مياه القمر

يمكن تقسيم المياه على القمر إلى مكونات الأكسجين والهيدروجين وذلك من أجل توفير كل من الهواء الذي يحافظ على الحياة والوقود المحتمل.

الحفاظ على الهيدروجين في تربة القمر

قام عالم الكيمياء الكونية البروفيسور يانجتين لين من المختبر الرئيسي لفيزياء الأرض والكواكب في بكين، الصين، وزملاؤه بإجراء عمليات محاكاة حول الحفاظ على الهيدروجين في تربة القمر عند درجات حرارة مختلفة.

وحدد تحليلهم أن المياه الناتجة عن الرياح الشمسية يمكن الحفاظ عليها جيدا في كل من مناطق خطوط العرض المتوسطة والعالية للقمر.

وقال البروفيسور لين: "التربة القمرية القطبية يمكن أن تحتوي على مياه أكثر من عينات Chang’e-5".

اختلاف نسب المياه على القمر

وكانت الدراسات السابقة قد أظهرت أن وجود الماء على سطح القمر يختلف باختلاف خط العرض والوقت من اليوم بما يصل إلى 200 جزء في المليون - وهو تغيير يشير إلى أن الماء يمتص بسرعة من القمر.

البعثات الفضائية إلى القمر

وعلى عكس بعثات أبولو، التابعة لوكالة ناسا، ومركبات الإنزال السوفييتية الثلاث "لونا" - والتي هبطت جميعها عند خطوط العرض القمرية المنخفضة (على وجه التحديد بين 8.97 درجة جنوبا - 26.13 درجة شمالا) - جمعت بعثة Chang'e-5 وأعادت عينات التربة من 43.06 درجة شمالا، موقع خط العرض الأوسط.

دراسة عينات Chang’e-5 القمرية

وإلى جانب ذلك، جمعت المركبة الصينية المواد من أصغر البازلت القمري المعروف حيث إن عينات التربة التي تم جمعها بواسطة Chang’e-5 هي المفتاح لفهم التوزيع المكاني والزماني والاحتفاظ بالمياه المشتقة من الرياح الشمسية في التربة القمرية.

و أخذ الفريق ما يسمى بمقياس الطيف الكتلي الأيوني الثانوي (NanoSIMS) لقياس عمق وفرة الهيدروجين وحساب أيضا نسب الديوتيريوم والهيدروجين المقابلة.

نتائج الدراسة

وكشف التحليل أن غالبية حواف حبيبات التربة القمرية - وصولا إلى عمق داخلي يبلغ نحو 100 نانومتر - أظهرت تركيزات عالية من الهيدروجين، في حدود 1116-2.516 جزءا في المليون.

وقالوا إن هذه النسب تحتوي على نسب منخفضة للغاية من الديوتيريوم والهيدروجين والتي تتوافق مع الهيدروجين الذي نشأ من الرياح الشمسية.

واستنادًا إلى أحجام حبيبات التربة القمرية ومحتواها من الهيدروجين، قُدر المحتوى المائي الناتج عن الطاقة الشمسية والرياح بنحو 46 جزءا في المليون لعينات التربة، التي تم جمعها بواسطة Chang’e-5 - بما يتفق مع نتائج الاستشعار عن بعد.

وكشفت التجارب التي تضمنت تسخين بعض الحبوب أن الهيدروجين، الذي تزرعه الرياح الشمسية يمكن الحفاظ عليه بعد الدفن.

وكان الجمع بين نتائج هذه التجارب والبيانات السابقة هو ما سمح للفريق بإنشاء نموذج للتوازن الديناميكي بين الزرع في حبيبات الهيدروجين في التربة القمرية وإطلاق الغازات من الرياح الشمسية.

وكشف هذا أن درجة الحرارة - وبالتالي ، خطوط العرض - هي مفتاح غرس وهجرة الهيدروجين في التربة القمرية، واقترح أنه يمكن العثور على وفرة أعلى من الهيدروجين في الحبوب عند قطبي القمر.

واختتم البروفيسور لين قائلا: "هذا الاكتشاف له أهمية كبيرة للاستخدام المستقبلي للموارد المائية على القمر. أيضا، على الرغم من فرز الجسيمات وتسخينها، فمن السهل نسبيا استغلال المياه الموجودة في التربة القمرية واستخدامها".