Chińskie próbki skały księżycowej wykazały obecność cząsteczek wody i stały się przełomowym odkryciem

Zdjęcie: CNN

Odkrycie wody na Księżycu samo w sobie nie jest niczym nowym. NASA i sondy z Indii zaobserwowały coś, co według nich jest wodą na powierzchni Księżyca, a w ubiegłym roku chińscy badacze odkryli wodę w szklanych kulkach porozrzucanych po Księżycu. Naukowcy twierdzą jednak, że po raz pierwszy znaleziono wodę w postaci cząsteczek H2O i co więcej, została ona pobrana z części Księżyca, gdzie uważano, że woda w tej formie nie może tam występować. Badacze dokładnie zbadali próbki zebrane przez chińską sondę Chang’e-5, która dotarła na Księżyc w 2020r., i znaleźli „pryzmatyczny, przezroczysty kryształ przypominający płytę” – mniej więcej szerokości ludzkiego włosa – który tak naprawdę był „nieznanym minerałem z Księżyca” nazwanym ULM-1, zgodnie z badaniem opublikowanym 16 lipca w czasopiśmie Nature Astronomy.  

Jak wynika z badania, kryształ ULM-1 (o wzorze chemicznym (NH4)MgCl3-6H2)) składa się w około 41% z wody i z odrobiną amoniaku, który sprawia, że cząsteczki pozostają niezmienne mimo wahań temperatury na Księżycu. Ten typ wody może być potencjalnym „zasobem potrzebnym do zasiedlenia Księżyca”, twierdzą naukowcy. Jest to najnowsze odkrycie Chin, będących na drodze do zostania dominującą potęgą kosmiczną – z wielkimi ambicjami, takimi jak budowa bazy badawczej na Księżycu. Badanie zostało docenione przez podekscytowanych internautów z Chin, którzy podkreślili, że rozwój nauk kosmicznych to źródło dumy narodowej. „Odkrycie hydratyzowanego minerału w miejscu lądowania Chang’e-5 jest fascynujące i zwiększy naszą wiedzę na temat reakcji skał z parą wodną zarówno wewnątrz jak i na powierzchni Księżyca” – oznajmił David A. Kring, dyrektor w Lunar and Planetary Institute w Teksasie, który nie brał udziału w badaniu. 

Członkowie załogi dokonujący inspekcji Chang’e 5 po jej udanym lądowaniu na północy Chin w grudniu 2020 r. Zdjęcie: Ren Junchuan/Xinhua/AP/File 

Ciężka do wydobycia 

Istnieją trzy rodzaje wody, które mogą występować na Księżycu – twierdzi Yuqi Qian, geolog planetarny z Uniwersytetu w Hongkongu, który nie brał udziału w badaniu. Są to cząsteczki wody, znane jako H2O, ich zamrożona forma, czyli lód i związek molekularny zwany hydroksylem, będący ich bliskim chemicznym krewnym. Poprzednie odkrycia sugerowały, że woda istniała na Księżycu od czasu wybuchów wulkanów w dalekiej przeszłości i pochodziła z tych wulkanów, czyli z wnętrza Księżyca i istniała od początku jego istnienia. Jednak ludzkość nie zawsze wiedziała, że na Księżycu istnieje woda, mimo, że naukowcy snuli teorię na ten temat od setek lat. Czasem badacze uważali, że Księżyc nie ma wody, zwłaszcza gdy początkowo nie znaleźli wody w próbkach zebranych przez misje Apollo od NASA i misje programu Łuna od Związku Radzieckiego. 

Dopiero w ostatnich latach naukowcy odkryli wodę, lód i cząsteczki wody znajdujące się głównie na ciemnych i zimnych biegunach Księżyca, gdzie nie dobiega światło słoneczne. Niedawne badanie zasugerowało również, że woda i hydroksyl mogą znajdować się w szklanych kulkach rozrzuconych po powierzchni Księżyca, a wiatry słoneczne mogą zmienić hydroksyl (wzór chemiczny OH) w wodę. Bieguny na Księżycu są jednak ciężkie do poruszania się ze względu na skalisty teren, czyniący je trudnymi miejscami do wydobywania wody. „W innych częściach Księżyca woda nie jest stała” i odparowuje na niższych szerokościach geograficznych, gdzie temperatury przekraczają nawet 100 stopni Celsjusza (212 Fahrenheita) – twierdzi Qian. 

Nowe badanie to zmienia

Próbki, pobrane przez sondę Chang’e-5, pochodziły ze środkowej części Księżyca o szerokości geograficznej 43,1 stopnia – z miejsca, które zazwyczaj jest „nieodpowiednie dla wody”, wspomniał Qian. Według niego, amon znaleziony w próbkach działał jako stabilizator cząsteczek wody. Mechanizm ten potwierdza również odkrycia NASA z 2020 roku, kiedy to teleskop SOFIA wykrył obecność wody na powierzchni Księżyca – jednak naukowcy nie byli w stanie zweryfikować tego odkrycia za pomocą próbek, ani wyjaśnić, w jaki sposób woda utrzymuje się na gorącej powierzchni. 

„Wydaję mi się, że odkrycie, że można wydobywać wodę prosto z powierzchni Księżyca ma duży potencjał” – oznajmił Qian. „Myślę, że to nowy mechanizm zapewniający trwałość wody na Księżycu”. Kring z Lunar and Planetary Institute zaznaczył, że chociaż próbka została pobrana z obszaru na średniej szerokości geograficznej, „nie było jasne, czy tam powstała. Procesy uderzeniowe mogą przenosić skały na powierzchni Księżyca”. 

Zdjęcie wykonane przez kamerę panoramiczną na pokładzie sondy Chang’e-5 pokazujące powierzchnię Księżyca. Źródło: China National Space Administration/Xinhua/AP/File 

Kosmiczne ambicje Chin 

Co raz więcej krajów, w tym Stany Zjednoczone, dostrzega strategiczne i naukowe korzyści z eksploracji Księżyca. W ostatnich latach Chiny poczyniły duże postępy, odzwierciedlając „odwieczne marzenie” przywódcy Xi Jinpinga o przekształceniu kraju w potęgę kosmiczną. W 2013 r. Chiny stały się pierwszym krajem, który dokonał zautomatyzowanego lądowania na Księżycu od prawie czterech dekad. Potem, w 2019 r. stały się pierwszym i jedynym krajem, który wylądował na dalszej stronie Księżyca. Trzy lata później, Chiny dokończyły swoją najnowszą stację kosmiczną – Tiangong. W planach jest jeszcze więcej, np. plany lądowania na Księżycu do roku 2030 i budowa bazy badawczej na biegunie południowym. 

Wiedza, w jaki sposób woda utrzymuje się na Księżycu, jest potrzebna, jak wcześniej oznajmili eksperci, ponieważ może to w przyszłości pomóc odnaleźć zasoby, które mogą być przekształcone w wodę pitną lub nawet paliwo rakietowe. Po najnowszym badaniu, wiele użytkowników platformy Weibo poruszyło temat możliwości uprawy roślin na Księżycu przy użyciu wody znajdującej się w ziemi. Qian stwierdził jednak, że jest zbyt wcześnie, żeby o tym myśleć. Uprawa czegokolwiek na Księżycu zależałaby od takich czynników jak ilość wody – co wymaga dalszych badań. Dodał jednak, że „to nowe zjawisko, ten nowy mechanizm… otworzy drzwi do (znalezienia) wody w tej nowej formie”. Kring również ostrzegł, że odkrycia te „nie mają znaczących skutków dla misji eksploracyjnych, chociaż pokazują, że odkrycia czekają na tych, którzy chcą i są w stanie badać Księżyc”. 

Szybkie postępy Chin zwróciły uwagę NASA. Agencja kosmiczna nie może współpracować ze swoimi odpowiednikami z Chin od 2011 roku, kiedy to Kongres przyjął poprawkę Wolfa, powołując się na obawy o szpiegostwo. Jednak w sierpniu ubiegłego roku Chiny umożliwiły dostęp do próbek Chang’e-5 dla społeczności międzynarodowej. „Razem z naszymi naukowcami i prawnikami przechodzimy teraz przez proces upewnienia się, że instrukcje i zabezpieczania narzucane przez Chiny nie są łamaniem praw, łamaniem poprawki Wolfa,” powiedział administrator NASA Bill Nelson. „Na ten moment nie widać naruszeń prawa.” Jednak takie problemy sprawiły, że Chiny zostały wykluczone z Międzynarodowej Stacji Kosmicznej, co wzmocniło starania w budowie Tiangong – wyzwania dla Stanów Zjednoczonych, zwłaszcza, że MSK przestanie działać w 2031 roku. 

Te ograniczenia dotyczące międzynarodowej współpracy kosmicznej i własnych postępów Chin sprawiły, że niektórzy internauci z Chin poczuli się usatysfakcjonowani najnowszym odkryciem – komentarze i relacje państwowych mediów chwalą postępu programu kosmicznego. „To demonstracja naukowej i technologicznej siły naszego kraju!”, skomentował jeden z użytkowników platformy Weibo, gdzie hasztag dotyczący odkrycia zobaczono 35 milionów razy. Inny użytkownik podziękował krajowemu programowi kosmicznemu, pisząc: „Jesteśmy w światowej czołówce w badaniach naukowych dotyczących Księżyca”. Inni użytkownicy Weibo nalegali na większą współpracę dla dobra ludzkości, podkreślając, że badanie zostało opublikowane w międzynarodowym czasopiśmie recenzowanym przez ekspertów z różnych krajów. „Nie możemy pracować za zamkniętymi drzwiami – najlepiej byłoby sprowadzić wszystkich naukowców do Chin”, napisał jeden z internautów.