20th centuryEdit
Apollo Program
De mogelijkheid van ijs in de vloeren van polaire maankraters werd voor het eerst gesuggereerd in 1961 door Caltech onderzoekers Kenneth Watson, Bruce C. Murray en Harrison Brown. Hoewel sporen van water werden gevonden in maansteenmonsters die werden verzameld door Apollo-astronauten, werd aangenomen dat dit het gevolg was van besmetting en werd aangenomen dat het grootste deel van het maanoppervlak volledig droog was. Echter, een 2008 studie van maansteen monsters onthulde bewijs van watermoleculen gevangen in vulkanische glazen kralen.,het eerste directe bewijs van waterdamp bij de maan werd verkregen door het Apollo 14 Alsep Suprathermal Ion Detector Experiment, SIDE, op 7 maart 1971. Een reeks uitbarstingen van waterdampionen werden waargenomen door de massaspectrometer van het instrument aan het maanoppervlak bij de Apollo 14-landingsplaats.in februari 1978 publiceerden de Sovjetwetenschappers M. Akhmanova, B. Dement ‘ EV en M. Markov van het Vernadsky Institute of Geochemistry and Analytical Chemistry een artikel waarin werd beweerd dat water vrij definitief zou worden gedetecteerd., Hun studie toonde aan dat de monsters terug naar de aarde door de 1976 Sovjet sonde Loena 24 bevatten ongeveer 0,1% water per massa, zoals gezien in infrarode absorptie spectroscopie (op ongeveer 3 µm (0,00012 in) Golflengte), op een detectieniveau ongeveer 10 keer boven de drempel.
Clementine
Composite image of the Moon ’s south polar region, captured by NASA’ s Clementine probe over two lunar days. Permanent schaduwrijke gebieden kunnen waterijs Herbergen.,een bewijs van waterijs op de maan kwam uit 1994 van de Amerikaanse militaire Clementine probe. In een onderzoek dat bekend staat als het ‘bistatische radarexperiment’, gebruikte Clementine zijn zender om radiogolven naar de donkere gebieden van de zuidpool van de maan te stralen. Echo ‘ s van deze golven werden gedetecteerd door de grote schotelantennes van het Deep Space Network op aarde. De grootte en polarisatie van deze echo ‘ s waren consistent met een ijzig in plaats van rotsachtig oppervlak, maar de resultaten waren niet overtuigend, en hun betekenis is in vraag gesteld., Op de aarde gebaseerde radarmetingen werden gebruikt om de gebieden te identificeren die in permanente schaduw staan en dus het potentieel hebben om maanijs te herbergen: schattingen van de totale omvang van schaduwgebieden poleward van 87,5 graden breedtegraad zijn 1.030 en 2.550 vierkante kilometer (400 en 980 vierkante kilometer) voor de Noord-en Zuidpool, respectievelijk. Latere computersimulaties die extra terrein omvatten, suggereerden dat een gebied tot 14.000 vierkante kilometer in permanente schaduw zou kunnen staan.,de Maanprospector, gelanceerd in 1998, gebruikte een neutronenspectrometer om de hoeveelheid waterstof in de maanregoliet in de buurt van de poolgebieden te meten. Het was in staat om waterstof abundantie en locatie te bepalen tot binnen 50 delen per miljoen en gedetecteerde verhoogde waterstofconcentraties op de Noord-en zuidpool van de maan. Deze werden geïnterpreteerd als significante hoeveelheden waterijs gevangen in permanent schaduwrijke kraters, maar kunnen ook te wijten zijn aan de aanwezigheid van de hydroxylradicaal (•OH) chemisch gebonden aan mineralen., Op basis van gegevens van Clementine en Maanprospector, hebben NASA–wetenschappers geschat dat, als er ijs in het oppervlaktewater aanwezig is, de totale hoeveelheid in de Orde van 1-3 kubieke kilometer (0,24-0,72 cu mi) zou kunnen zijn. In juli 1999, aan het einde van zijn missie, werd de Maanprospector opzettelijk neergestort in de Shoemaker Krater, in de buurt van de zuidpool van de Maan, in de hoop dat detecteerbare hoeveelheden water zouden worden bevrijd. Spectroscopische waarnemingen van telescopen op de grond onthulden echter niet de spectrale signatuur van water.,Cassini–Huygens meer vermoedens over het bestaan van water op de maan werden gegenereerd door onduidelijke gegevens van de Cassini–Huygens missie, die de maan passeerde in 1999.
21st centuryEdit
Deep Impact
in 2005 produceerden waarnemingen van de maan door het ruimtevaartuig Deep Impact niet-overtuigende spectroscopische gegevens die wijzen op water op de maan. In 2006 toonden waarnemingen met de Planetaire Radar Arecibo aan dat sommige van de bijna-polaire Clementine-radars, waarvan eerder werd beweerd dat ze een aanwijzing waren voor ijs, in plaats daarvan geassocieerd zouden kunnen worden met rotsen die uit jonge kraters zijn afgeworpen., Als dit waar is, zou dit erop wijzen dat de neutronenresultaten van de Maanprospector voornamelijk afkomstig waren van waterstof in andere vormen dan ijs, zoals gevangen waterstofmoleculen of organische stoffen. Niettemin sluit de interpretatie van de Arecibo-gegevens de mogelijkheid van waterijs in permanent schaduwrijke kraters niet uit. In juni 2009 voerde NASA ‘ s Deep Impact ruimtevaartuig, nu opnieuw aangeduid als EPOXI, verdere bevestigende gebonden waterstofmetingen uit tijdens een andere maanvlucht.,KAGUYA Kaguya KAGUYA, een Japanse sonde die in September 2007 gelanceerd werd voor een missie van 19 maanden, voerde gammastraling spectrometrie observaties uit vanuit een baan om de aarde die de abundantie van verschillende elementen op het maanoppervlak kan meten. De hoge resolutie beeldsensoren van de Japanse KAGUYA-sonde konden geen tekenen van waterijs detecteren in permanent schaduwrijke kraters rond de zuidpool van de Maan, en het eindigde zijn missie door op het maanoppervlak te crashen om de inhoud van de ejecta-pluim te bestuderen.,de Chang ‘e 1 orbiter van de Volksrepubliek China, gelanceerd in oktober 2007, maakte de eerste gedetailleerde foto’ s van enkele poolgebieden waar waarschijnlijk ijswater te vinden is.
Chandrayaan-1
Direct bewijs van de maan het water in de Maan sfeer die wordt verkregen door de Chandrayaan-1 de Hoogte Samenstelling (CHACE) output profiel
Afbeelding van de Maan, genomen door de Moon Mineralogy Mapper., Blauw toont de spectrale signatuur van hydroxide, groen toont de helderheid van het oppervlak zoals gemeten door gereflecteerde infrarode straling van de zon en rood toont een mineraal genaamd pyroxeen.het Indiase ISRO-ruimtevaartuig Chandrayaan-1 liet om 20:31 op 14 November 2008 de Maaninslagsonde (MIP) los die de Shackleton-Krater van de Zuidpool raakte., Tijdens de 25 minuten durende afdaling registreerde Chandra ‘ s Altitudinal Composition Explorer (CHACE) van de impactsonde bewijs van water in 650 massaspectra verzameld in de dunne atmosfeer boven het maanoppervlak en hydroxyl absorptielijnen in gereflecteerd zonlicht.
op 25 September 2009 verklaarde NASA dat de gegevens van zijn M3 het bestaan van waterstof over grote delen van het maanoppervlak bevestigden, zij het in lage concentraties en in de vorm van hydroxylgroep ( · OH) chemisch gebonden aan de bodem. Dit ondersteunt eerder bewijs van spectrometers aan boord van de deep Impact en Cassini sondes., Op de maan wordt het kenmerk gezien als een wijdverbreide absorptie die het sterkst lijkt op koelere hoge breedtegraden en op verschillende verse veldspathische kraters. Het algemene gebrek aan correlatie van deze eigenschap in zonverlichte M3-gegevens met neutronenspectrometer h-abundantiegegevens suggereert dat de vorming en retentie van OH en H2O een continu surficieel proces is. De productieprocessen van OH / H2O kunnen polaire koudevallen voeden en van de maanregoliet een kandidaat – bron van vluchtige stoffen maken voor menselijke exploratie.,
hoewel M3-resultaten consistent zijn met recente bevindingen van andere NASA-instrumenten aan boord van Chandrayaan-1, zijn de ontdekte watermoleculen in de poolgebieden van de maan niet consistent met de aanwezigheid van dikke afzettingen van bijna zuiver waterijs binnen een paar meter van het maanoppervlak, maar het sluit de aanwezigheid van kleine (<∼10 cm), discrete stukjes ijs gemengd met de regoliet niet uit. Aanvullende analyse met M3 gepubliceerd in 2018 had meer direct bewijs van waterijs in de buurt van het oppervlak binnen 20° breedtegraad van beide polen., Naast het observeren van gereflecteerd licht van het oppervlak, gebruikten wetenschappers M3 ‘ s bijna-infrarode absorptiemogelijkheden in de permanent schaduwrijke gebieden van de poolgebieden om absorptiespectra te vinden die consistent zijn met ijs. Op de Noordpool is het waterijs verspreid in stukjes, terwijl het meer geconcentreerd is in een enkel lichaam rond de Zuidpool. Omdat deze poolgebieden de hoge temperaturen (hoger dan 373 Kelvin) niet ervaren, werd verondersteld dat de Polen fungeren als koude vallen waar verdampt water wordt verzameld op de maan.,in maart 2010 werd gemeld dat de Mini-SAR aan boord van Chandrayaan-1 meer dan 40 permanent verduisterde kraters aan boord van de noordpool van de maan had ontdekt die naar schatting 600 miljoen ton waterijs bevatten. De hoge reanimatie van de radar is niet uniek Diagnostisch van ruwheid of ijs; het wetenschappelijk team moet rekening houden met de omgeving van de gebeurtenissen van hoge reanimatie signaal om de oorzaak te interpreteren. Het ijs moet relatief zuiver zijn en minstens een paar meter dik om deze signatuur te geven., De geschatte hoeveelheid waterijs die mogelijk aanwezig is, is vergelijkbaar met de geschatte hoeveelheid van de vorige missie van de neutronengegevens van de Maanprospector.
Lunar Reconnaissance Orbiter / Lunar Crater Observation and Sensing Satellite
Video gegenereerd uit NASA ‘ s Lunar Reconnaissance Orbiter beelden die gebieden met permanente schaduw tonen. Realistische schaduwen evolueren door meerdere maanden heen.,op 9 oktober 2009 werd de Centaur bovenste trap van zijn Atlas V-draagraket gericht op de inslag van de cabeus-Krater om 11:31 UTC, gevolgd door het ruimtevaartuig Lunar Crater Observation and Sensing Satellite (LCROSS) van de NASA dat door de ejecta pluim vloog.LCROSS ontdekte een aanzienlijke hoeveelheid hydroxylgroep in het materiaal dat door een botslichaam uit een zuidpolaire krater werd gegooid; dit kan worden toegeschreven aan waterdragende materialen-wat lijkt te zijn “in de buurt van zuiver kristallijn water – ijs” gemengd in de regoliet., Wat eigenlijk werd gedetecteerd was de chemische groep hydroxyl · * OH), waarvan wordt vermoed dat het uit water komt, maar ook hydraten, anorganische zouten die chemisch gebonden watermoleculen bevatten. De aard, concentratie en distributie van dit materiaal vereist verdere analyse; Hoofd missiewetenschapper Anthony Colaprete heeft verklaard dat de ejecta een reeks fijnkorrelige deeltjes van bijna zuiver kristallijn waterijs lijkt te bevatten. Uit een latere definitieve analyse bleek dat de waterconcentratie “5,6 ± 2,9 massaprocent”was.,
Het Mini-RF instrument aan boord van de Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) observeerde de pluim van puin van de impact van de LCROSS orbiter, en er werd geconcludeerd dat het waterijs in de vorm van kleine (< ~10 cm), discrete stukken ijs verspreid over de regoliet, of als dunne coating op ijs korrels moet zijn. Dit, in combinatie met monostatische radarwaarnemingen, suggereren dat het waterijs aanwezig in de permanent schaduwrijke gebieden van maankraters waarschijnlijk niet aanwezig is in de vorm van dikke, zuivere ijsafzettingen.,
de gegevens verkregen door het Lunar Exploration Neutron Detector (LEND) instrument aan boord van LRO tonen verschillende gebieden waar de epithermische neutronenflux van het oppervlak wordt onderdrukt, wat wijst op een verhoogd waterstofgehalte. Verdere analyse van LEND-gegevens wijst erop dat het watergehalte in de poolgebieden niet direct wordt bepaald door de verlichtingsomstandigheden van het oppervlak, aangezien de verlichte en schaduwrijke gebieden geen significant verschil in het geschatte watergehalte vertonen., Volgens de waarnemingen van dit instrument alleen, ” de permanente lage oppervlaktetemperatuur van de koude vallen is niet een noodzakelijke en voldoende voorwaarde voor verhoging van het watergehalte in de regoliet.”
LRO laser hoogtemeter ‘ s onderzoek van de Shackleton Krater op de zuidpool van de maan suggereert dat tot 22% van het oppervlak van die Krater bedekt is met ijs.
Melt insluitsels in Apollo 17 monsters
in Mei 2011, Erik Hauri et al., rapporteerde 615-1410 ppm water in smeltinsluitsels in maanmonster 74220, de beroemde hoog-titanium “oranje glazen bodem” van vulkanische oorsprong verzameld tijdens de Apollo 17 missie in 1972. De insluitsels werden gevormd tijdens explosieve uitbarstingen op de maan ongeveer 3,7 miljard jaar geleden.
deze concentratie is vergelijkbaar met die van magma in de bovenmantel van de aarde. Hoewel deze aankondiging van aanzienlijk selenologisch belang is, biedt deze aankondiging weinig troost aan potentiële kolonisten op de maan., Het monster ontstond vele kilometers onder het oppervlak, en de insluitsels zijn zo moeilijk toegankelijk dat het 39 jaar duurde om ze te detecteren met een state-of-the-art ion microprobe instrument.
Stratosferic Observatory for Infrared Astronomy
in oktober 2020 rapporteerden astronomen dat moleculair water op het zonovergoten oppervlak van de maan werd gedetecteerd door verschillende onafhankelijke wetenschappelijke teams, waaronder het Stratosferic Observatory for Infrared Astronomy (SOFIA)., De geschatte abundantie is ongeveer 100 tot 400 ppm, met een verdeling over een kleine breedtegraad, waarschijnlijk een gevolg van lokale geologie en niet een wereldwijd fenomeen. Er werd gesuggereerd dat het gedetecteerde water wordt opgeslagen in glazen of in holtes tussen korrels beschut tegen de harde maanomgeving, waardoor het water op het maanoppervlak blijft. Met behulp van gegevens van de Lunar Reconnaissance Orbiter, werd aangetoond dat naast de grote, permanent schaduwrijke gebieden in de poolgebieden van de maan, er veel niet-in kaart gebrachte koude vallen, aanzienlijk vergroten van de gebieden waar ijs kan accumuleren., Ongeveer 10-20% van het permanente koudvalgebied voor water wordt aangetroffen in “micro koudvalvallen” in schaduwen op schalen van 1 km tot 1 cm, voor een totale oppervlakte van ~40.000 km2, waarvan ongeveer 60% in het zuiden, en een meerderheid van de koudvalvallen voor waterijs wordt gevonden op breedtegraden >80° als gevolg van permanente schaduwen.,26 oktober 2020: in een artikel gepubliceerd in Nature Astronomy, gebruikte een team van wetenschappers SOFIA, een infraroodtelescoop gemonteerd in een 747 jumbo jet, om waarnemingen te doen die ondubbelzinnig bewijs van water op Delen van de maan waar de zon schijnt.”Deze ontdekking onthult dat water zou kunnen worden verdeeld over het maanoppervlak en niet beperkt tot de koude schaduw plaatsen in de buurt van de maan Polen,” Paul Hertz, de directeur van NASA ‘ s astrophysics division, zei tijdens een persconferentie op maandag.