آب موجود در ماه از کجا آمده است؟

حداقل از زمان اولین ماموریت‌های سرنشین‌دار به ماه در دهه ۱۹۶۰ و اوایل دهه ۷۰، باور عمومی این بود که ماه خشک است. سپس، حدود دو سال پیش، چندین مأموریت ارسال شده به ماه نشان داد که این امر کاملا درست نیست و برخی از نمونه‌های جمع آوری شده از خاک ماه حاوی مقادیر اندکی مولکول آب است.

اما آب ماه از کجا آمده است؟ پاسخ به این سوال می‌تواند به محققان در درک تاریخچه و تکامل ماه کمک کند. درک این موضوع همچنین به مهندسان این امکان را می‌دهد تا از این منبع در هنگام ساخت یک پایگاه پایدار در ماه استفاده کنند.

بر اساس مطالعه‌ای که اخیرا در مجله "Nature Communication" منتشر شده است، دانشمندان چینی کشف کردند که مواد معدنی موجود در خاک ماه ممکن است این ماده حیاتی لازم برای حیات را از طریق باد خورشیدی که سطح ماه را با یون‌های هیدروژن بمباران می‌کند، به دست آورده باشد.

در مطالعه قبلی که در ماه ژوئن منتشر شد، دانشمندان چینی به این نتیجه رسیدند که بیشتر آب یافت شده در ماه ممکن است از بخش درونی آن نشات گرفته باشد. نتایج آن مطالعه مانند مطالعه جدید بر روی نمونه‌های جمع آوری شده از ماه حاصل از ماموریت چانگ ای ۵ چین در سال ۲۰۲۰ انجام شده است.

چین ۲۳ نوامبر سال ۲۰۲۰ نیز کاوشگر چانگ‌ای-۵ خود را به سمت کره ماه پرتاب کرد. چین این کاوشگر را با این هدف پرتاب کرد که نمونه‌هایی از خاک و سنگ‌های ماه را به زمین بازگرداند. این کاوشگر پس از ۱۱۲ ساعت سفر، در تاریخ ۲۸ نوامبر به مدار ماه وارد شد و سپس در ۱۷ دسامبر ۲۰۲۰ به زمین بازگشت. این کاوشگر در مجموع ۱۷۳۱ گرم نمونه که عمدتا سنگ و خاک بود را از سطح ماه جمع‌آوری کرده بود. چین با این ماموریت موفقیت‌آمیز تبدیل به سومین کشوری شد که نمونه‌های قمری را چند دهه بعد از ایالات متحده و شوروی سابق به زمین آورده است. آخرین ماموریت بازگرداندن نمونه ماه مربوط به ماموریت "لونا۲۴"(Luna ۲۴) اتحاد جماهیر شوروی در سال ۱۹۷۶ بود.

مطالعه انجام شده در ماه ژوئن نشان داد که خاک ماه حدود ۳۰ قسمت/ بخش در میلیون آب به شکل هیدروکسیل دارد. هیدروکسیل یک مولکولی شیمیایی نزدیک آب است که از یک اکسیژن و یک اتم هیدروژن ساخته شده است. با این حال، مواد معدنی ماه ممکن است حاوی محتوای آب در حدود ۱۷۹ بخش در میلیون باشند. یک بخش در میلیون آب به ازای هر متریک تن خاک، حدود ۱ گرم آب تولید می‌کند.

نتایج آخرین مطالعه نیز اساسا تخمین‌های تحقیقات قبلی و اینکه آن مواد معدنی قمری می‌توانند حاوی آب بیشتری باشند را تایید می‌کند. علاوه بر این، نتایج مطالعه جدید باد خورشیدی را به عنوان یک مکانیسم کلیدی برای وجود آب در سطح ماه شناسایی کرده است.

نتایج این مطالعه نشان داد که باد خورشیدی حداقل ۱۷۰ بخش در میلیون از محتوای آب را در نمونه‌های قمری جمع‌آوری‌شده توسط ماموریت چانگ ای ۵  ایجاد کرده است. مواد معدنی مانند پیروکسن، پلاژیوکلاز و الیوین احتمالا منابع اصلی آب حاصل از باد خورشیدی هستند.

دانشمندان هنوز در حال بحث هستند که دقیقا چه مقدار آب در ماه وجود دارد. آنها سه منبع برای آن پیشنهاد می‌کنند: ۱- این که آب در درون ماه و زمانی که پر از فعالیت‌های آتشفشانی بود، ایجاد شده است. ۲- این که از باد خورشیدی آمده است. ۳- اینکه توسط دنباله‌دارها و شهاب سنگ‌هایی که به سطح ماه برخورد کرده‌اند، تولید شده است.

به گفته موسسه زمین‌شناسی و ژئوفیزیک آکادمی علوم چین، نمونه‌های ماه جمع‌آوری‌شده در طول مأموریت چانگ ای ۵ ممکن است کلید پاسخ به این سؤالات را داشته باشند، زیرا آنها بسیار جوان‌تر از نمونه‌هایی هستند که توسط ماموریت‌های ماه ایالات متحده و شوروی جمع‌آوری شده‌اند و این موضوع این نمونه‌ها را برای مطالعه آب در ماه ایده‌آل می‌سازد.