Centaur rocket

Nu kender vi Månens skjulte vandreserver

En spektakulær manøvre har påvist vand på Månen. Rumfartsorganisationen NASA sendte et 2,2 tons tungt Centaur-rakettrin mod overfladen, hvor det ramte med mere end 9000 km i timen. Nedslaget rejste en støvsky, hvori en satellit målte spor af vand.

30. marts 2010 af Helle & Henrik Stub

Der er vand på Månen. Det blev slået fast, da den amerikanske rumfartsorganisation NASA i oktober 2009 styrtede et 2,2 tons tungt Centaur-rakettrin mod Månen. Her ramte det overfladen med over 9000 km i timen. Nedslaget fandt sted i det 100 km store Cabeus-krater nær Månens sydpol. Dele af dette krater ligger i evig skygge med temperaturer helt ned til -230 grader.

Nedslagsstedet var valgt med stor omhu, for hvis man skal gøre sig håb om at finde vand i form af is på den atmosfæreløse Måne, kræver det meget lave temperaturer. Raketten ramte i Cabeus-krateret mindre end 200 meter fra det beregnede sted og skabte ved nedslaget et mere end 20 meter stort krater.

Overalt sad astronomer og ventede på at se en imponerende støvsky rejse sig fra krateret. De blev dog skuffede, for skyen var meget svagere end forventet. Den blev faktisk kun for alvor registreret af satellitten LCROSS (Lunar Crater Observation and Sensing Satellite), som fulgte lige efter Centaur-trinet netop med det formål at undersøge støvskyen. LCROSS havde kun få minutter til sine målinger, før den selv ramte overfladen.

Ud over at tage billeder af nedslaget medførte LCROSS nogle meget følsomme spektrometre til at analysere sammensætningen af støv og gas i den sky, der blev slynget ud. Det infrarøde spektrometer fandt spor af vand og vanddamp, mens det ultraviolette spektrometer påviste rester af vandmolekyler, nemlig hydroxylmolekylet OH, som dannes, når vand spaltes af sollys.

Mængden af vand i støvskyen blev vurderet til cirka 100 liter, men det skal ses i forhold til de mange tusind tons stof, der blev slynget op ved nedslaget.

Vand skal blive til raketbrændstof

Månen er altså stadig yderst tør – som forskerne siger, kun en smule mere fugtig end Atacama-ørkenen i Chile, der regnes for Jordens tørreste sted. Det dæmper dog ikke begejstringen over at have fundet vand – som Peter Schultz fra holdet bag LCROSS udtrykker det:

“Hvad der er virkelig spændende, er, at vi kun ramte et enkelt sted. Det er ligesom at bore efter olie. Så snart man har fundet det ét sted, er der større chance for at finde det rundtomkring i omgivelserne.”

Fundet af vand har stor betydning for planerne om at bygge en base på Månen i fremtiden. Ikke alene kan man drikke vandet, men vand kan ved hjælp af sollys spaltes i ilt og brint og dermed bruges til raketbrændstof. Det vil nedsætte omkostningerne ved at drive en månebase, hvis rumskibe kan tanke op på Månen, så man ikke behøver at fragte alt brændstoffet op hele vejen fra Jorden.

Ekstreme temperaturer giver problemer

En ting er teori – noget andet er at bygge en base på Månen, som kan udnytte dette vand. Det er af to grunde noget af en udfordring. Hvis vandet – eller isen – er koncentreret i de kolde polarkratere, hvor Solens stråler aldrig når ned, skal vi til at lære at bygge udstyr, som kan fungere ved -230 grader.

Det er en opgave, som først var ventet langt ude i fremtiden, hvis vi ville sende astronauter ud i det ydre Solsystem mod Uranus, Neptun eller Pluto. Alene det at bygge en rumdragt til disse temperaturer er uhyre vanskeligt, fordi næsten alle kendte bøjelige stoffer bliver sprøde og skrøbelige og smuldrer let, når de afkøles så meget.

I første omgang må udvindingen af vandet derfor foretages af robotter. For bare at udvinde et enkelt glas vand har man brug for et område på størrelse med en fodboldbane. Heldigvis er det ret simpelt at udvinde vandet. Det kan nemlig ske ved opvarmning af overfladestøvet med mikrobølger til en temperatur på -50 grader. Selv ved denne lave temperatur vil isen fordampe på den atmosfæreløse Måne. I princippet kan dampene nu opsamles som rimfrost eller is på en kold metalplade, som så kan skrabes af.

Mikrobølgerne kan komme fra et soldrevet anlæg på en solbelyst kraterrand højt oppe over den mørke bund. Hvis det er for besværligt, er en anden udvej simpelt hen at køre en atomreaktor ned på bunden af krateret med de problemer, det nu giver at arbejde i kulden.

Man kan også tænke sig “hoppere” – små robotter, der hopper frem og tilbage mellem sollys og skygge, hvor de skiftevis får tilført energi og udvinder vand. I hvert fald er der ingen tvivl om, at opdagelsen af vand på Månen er en fantastisk hjælp, og udfordring, på vejen mod vores fremtidige planer om månebaser.

Derfor er det ikke mærkeligt, at man har ledt efter vand på Månen lige siden Apollo-flyvningerne for 40 år siden. Naturligvis undersøgte man dengang de hjembragte prøver for vand, i første omgang uden at finde noget. Det er dog ikke mærkeligt, for alle landingsstederne var tæt på Månens ækvator, hvor temperaturen kan stige til over 120 grader i løbet af en månedag, som svarer til to jorduger.

Rumsonder har tidligere fundet spor af vand

De to rumsonder, der fulgte efter Apollo-missionerne, nemlig Clementine i 1994 og Lunar Prospector i 1998, fandt begge spor af vand – Clementine ved at sende radarsignaler ned i de mørke og kolde kratere ved Månens poler. Her målte sonden et stærkt ekko, som kan forklares ved en tilbagekastning fra områder med is.

Lunar Prospector analyserede de neutroner fra den kosmiske stråling, der bliver kastet tilbage fra Månens overflade. Sonden fandt mange langsomme neutroner, der sandsynligvis var bremset ved sammenstød med brintatomer fra vand i overfladen. Det blev beregnet, at der i Månens overfladelag var et sted mellem en og ti milliarder tons vand – hvilket dog stadig gør Månen til en meget tør klode.

I 2003 oplevede forskerne et tilbageslag i jagten på vand, da det 300 meter store Arecibo-radioteleskop i Puerto Rico ikke kunne bekræfte Clementines målinger af is i kraterne nær polerne.

Men så vendte historien en gang til. Det skete, da den lille, indiske månesonde Chandrayaan-1 fra en bane om Månen påviste vand ved spektroskopiske målinger kun få måneder før opsendelsen af satellitten LCROSS. Inderne var med god grund stolte: Det var deres første månesonde, men den kunne alligevel udføre de bedste målinger af vand før LCROSS.

Helt overraskende har de nu 40 år gamle prøver fra Apollo-flyvningerne ved nye og mere nøjagtige analyser endda vist sig alligevel at indeholde en lille smule vand. I nogle mere end tre milliarder år gamle vulkanske, glasagtige småsten er der påvist op til 46 ppm (parts per million) vand. Det tyder på, at den magma, de blev dannet af, har været mere vandholdig – måske op til 750 ppm.

Til serien af sonder, der har undersøgt Månen for vand, føjer sig to, der bare fløj forbi – Cassini på vej mod Saturn, og Deep Impact på vej mod en komet. Begge målte vand, da de passerede Månen.

Vand stammer måske fra komet

Der er tre teorier for, hvor månevandet kommer fra. Ifølge den ene dannes i hvert fald en del af isen ved hjælp af solvinden, der især består af brint. Brinten (H) reagerer med iltatomer (O) fra Månens overflade og danner vand (H2O).

Den anden teori går ud på, at vandet har været der siden Månens dannelse. Denne teori henviser til de nye analyser af Apollo-prøverne, men forskerne bag den møder et problem i forbindelse med den mest accepterede teori om Månens dannelse.

Hvis Månen virkelig er dannet som følge af et sammenstød mellem Jorden og en mindre planet, vil det materiale, der senere blev til Månen, have været alt for varmt til at kunne holde på vanddamp og andre letfordampelige stoffer.

Ud over vandmolekylerne er der fundet flere lettere stoffer som svovl, klor, fluor og kulstof på Månen. Satellitten LCROSS fandt også adskillige kulbrinter som ethanol og metan i sine målinger. Disse stoffer kendes fra kometer og kan være tilført Månen ad denne vej.

Den mest nærliggende forklaring på vandets ophav er derfor den tredje teori, at det stammer fra nedslag af isholdige kometer. Ved sådanne nedslag vil Månen kortvarigt blive omgivet af en sky af vanddamp. Når skyen kommer i kontakt med de iskolde klipper i Månens polare egne, vil vanddampen hurtigt blive til iskrystaller, der lægger sig på overfladen.

På den atmosfæreløse Måne vil isen efterhånden fordampe, men på bunden af de kratere, der aldrig rammes af sollys, og hvor temperaturen når -230 grader, kan isen eksistere i flere milliarder år.

Læs også

Måske er du interesseret i ...

Fandt du ikke det, du ledte efter? Søg her: