2009 년 10 월 9 일, 2 톤 로켓이 시간당 9,000km로 여행하는 달에 박살났습니다. 먼지 샤워로 폭발하여 달 표면을 수백 도로 가열하면서 카베우스 (Cabeus)라고 불리는 제트 블랙 크레이터는 수십억 년 만에 처음으로 빛으로 가득 차 있습니다.
사고는 우연이 아니었다. NASA의 음력 분화구 관찰 및 감지 위성 (Lcross) 임무는 충격에 의해 음력 그림자에서 무엇을 시작하는지 보는 것을 목표로했습니다. 로켓을 뒤 흔드는 우주선이 먼지 깃털을 날아가서 샘플링하는 반면, NASA의 음력 정찰 궤도는 멀리서 관찰되었습니다. 실험 결과는 놀랍습니다. 과학자들은 155 킬로그램의 수증기가 먼지 깃털에 혼합되어 발견되었습니다. 그들은 처음으로 달에서 물을 찾았습니다. Lcross의 주요 수사관 인 NASA의 Ames Research Center의 Anthony Colaprete는“절대적으로 결정적이었습니다.
달은 분명한 물의 저수지가 아닙니다. 애리조나 주립 대학의 행성 과학자 인 마크 로빈슨 (Mark Robinson)은“생각을 멈출 때 정말 이상하다. 대기 부족과 극한 온도는 물이 거의 즉시 증발해야합니다. 그러나 약 25 년 전, 우주선은 달의 기둥 주변의 수소 시그니처를 감지하기 시작하여 물이 얼음처럼 갇힐 수 있다고 암시했습니다. Lcross는이 이론을 증명했습니다. 과학자들은 이제 달에 약간의 물 얼음이 없다고 생각합니다. 그것의 6 조 킬로그램이 있습니다.
이 얼음의 대부분은 영구적으로 그림자가있는 지역 (PSR)이라는 달의 극에서 독특한 특징으로 존재합니다. 이들은 달의 궤도의 기하학 때문에 태양이 닿을 수없는 Cabeus와 같은 분화구입니다. 독일의 Max Planck Solar System Research의 행성 과학자 인 Valentin Bickel은“영구적 인 어둠 속에 있습니다.
PSR은 과학자들에게 큰 관심을 가지고 있습니다. 내부에서 온도는 섭씨 170도에서 뺀 값 아래로 떨어질 수 있습니다. 메릴랜드의 Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory의 행성 과학자 인 Parvathy Prem은“일부 PSR은 명왕성의 표면보다 차갑습니다. 이것은 PSR의 음력 표면 또는 아래의 얼음이 반드시 녹지 않는다는 것을 의미합니다. 대신 그것은 수십억 년 동안 그곳에서 살아 남았을 것입니다. 얼음의 화학 성분을 연구하면 그것이 달에 어떻게 전달되었는지를 밝혀내어 지구상의 물의 기원이나 실제로 어떤 별 주위의 바위 같은 세계를 비추는가를 드러냅니다. 그것은 또한 달에서 미래의 인간 활동을위한 자원 일 수도 있습니다.
지금까지의 연구는 최선을 다해 엿볼 수있었습니다. 그러나 그것은 변화하려고합니다. 내년에 로봇 차량은 처음으로 당황스러운 얼음 깊이로 들어가서이 그림자 분화구의 내부가 어떻게 보이는지 드러납니다. 10 년이 끝날 무렵, NASA는 인간을 직접 탐험 할 계획입니다.
이 새로운 달 착륙 시대 전날, PSR에 대한 많은 신선한 연구에 따르면이 그림자가있는 지역은 과학자들이 상상했던 것보다 더 낯선 것으로 나타났습니다. 그림자에 숨어있는 것은 무엇을 발견 할 것인가?
내년 로봇 임무의 수석 과학자 인 로빈슨은“우리가 무엇을 볼지 모르겠다. "그게 가장 멋진 것입니다."
물, 물, 어디에서나
PSRS에 대한 추측은 미국 화학자 인 Harold Urey가 처음으로 그들의 존재를 가설을 세웠을 때 1952 년으로 거슬러 올라갑니다. "기둥 근처에는 태양이 빛나지 않는 우울증이있을 수 있습니다." 그는 지구가 회전 축으로 23.5도 기울어지는 태양을 공전하는 반면, 달은 단 1.5도 기울기로 궤도를 궤도에 올렸다는 것을 관찰했다. 이것은 태양 광선이 거의 수평으로 극을 때리며, 극성 분화구의 림은 빛이 깊이에 직접 도달하는 것을 막을 것입니다. 그러나 Urey는 달의 분위기 부족으로 인해이 햇볕이없는 지역의 얼음이“빠르게 잃어 버렸을 것”이라고 믿었습니다.
그 후 1961 년 로렌스 버클리 국립 실험실의 지구 물리학 자 케네스 왓슨 (Kenneth Watson)은 아이스가 PSR 내부에서 지속될 수 있다고 이론화했다. 달의 야간 온도는 섭씨 150도 마이너스로 뛰어 들었다. 왓슨과 두 명의 동료들은 우주에 노출 되었음에도 불구하고 얼음이 가장 추운 곳에 갇히게 될 것이라고 주장했다. "달의 영구적으로 음영 처리 된 지역에는 여전히 감지 가능한 양의 얼음이 있어야합니다."
과학자들은 1990 년대 초까지 PSR의 얼음 가능성에 대해 토론했다. 레이더 기기가 수은 기둥에서 얼음의 징후를 감지했을 때, 또한 영구적으로 어두운 분화구가있는 것으로 생각되었다. 1994 년 NASA의 Clementine 우주선에 레이더 기기를 사용하여 과학자들은 물 얼음의 존재와 일치하는 달의 남극에 대한 향상된 신호를 감지했습니다. 사냥이 켜져있었습니다.
1999 년 Cornell University의 Jean-Luc Margot과 동료들은 얼음을 함유 할 수있는 달에 PSR을 지적했습니다. 그들은 캘리포니아의 모하비 사막에서 레이더 접시를 사용하여 음력의 지형지도를 만들었습니다. Margot은“우리는 햇빛의 방향을 시뮬레이션하고 지형도를 사용하여 영구적으로 어둡게 된 지역을 식별했습니다.
그들은 단지 소수의 PSR을 찾았지만 후속 연구는 수천 명을 확인했습니다. Lunar South Pole의 Shackleton Crater와 같은 거대한 분화구 내부에서 수십 킬로미터의 가장 큰 측정은 그랜드 캐년보다 두 배나 깊습니다. 가장 작은 스팬 단지 센티미터. NASA의 Goddard Space Flight Center의 행성 과학자 인 Caitlin Ahrens는 3 월 휴스턴에서 열린 음력 및 행성 과학 회의에서 일부 PSR이 달의 온도가 변동됨에 따라 약간의 PSR이 성장하고 약간 줄어들 수 있다고 제안한 연구를 발표했습니다. Ahrens는 인터뷰에서“이것은 매우 역동적 인 추운 지역입니다. "그들은 정체되지 않습니다."
새로운 연구에 따르면 일부 분화구는 이중 촬영 지역 또는“그림자 내 그림자”가 포함되어 있다고 애리조나 대학교의 대학원생 인 패트릭 오브라이언 (Patrick O'Brien)은 휴스턴에서 아이디어에 대한 증거를 제시했다고 밝혔다. PSR은 직사광선을 경험하지 않지만 대부분 분화구의 림에서 반사 된 빛을 받으면 얼음이 녹을 수 있습니다. Double Shadowed 지역은 PSR 내부의 2 차 분화구이며 빛이 반사되지 않습니다. 오브라이언은“온도는 영구적 인 그림자보다 더 차갑다”고 말했다. 섭씨 250도 마이너스만큼 낮은 도달.
얼음 비밀
이중 촬영 영역은 이산화탄소 및 질소와 같은 더 많은 이국적인 아이스를 얼릴 정도로 춥습니다. 과학자들은 PSR 내부의 이들과 물 얼음의 화학적 조성이 물이 달에 어떻게, 그리고 더 중요한 것은 지구, 그리고 일반적으로 바위가 많은 세계에 어떻게 도달했는지를 밝힐 수 있다고 말합니다. 볼더 콜로라도 대학의 행성 과학자 인 마가렛 랜디스 (Margaret Landis)는“물은 우리가 알고있는 삶에 필수적입니다. 문제는“지구상의 생명에 유리한 조건은 언제 어떻게 어떻게 되었습니까?”라고 말했습니다. 지구의 과거는 지질 학적 과정에 의해 뒤섞여 있었지만 달은 태양계 역사의 박물관입니다. 그것의 얼음은 도착 이후 대부분 손대지 않은 것으로 생각됩니다.
물이 달에 어떻게되었는지에 대한 세 가지 주요 이론이 있습니다. 첫 번째는 소행성 또는 혜성 영향을 통해 도착했다는 것입니다. 이 시나리오에서, 태양계가 형성되었을 때, 뜨거운 내부 태양계의 물 분자는 기화되고 태양풍에 의해 날아 갔다. 냉담한 외곽의 물만은 얼음 몸에 응축되어 축적 될 수 있습니다. 이 몸은 그 후 달을 포함하여 내부 태양계를 폭격하여 물을 전달했습니다. 두 번째 이론은 중년에 달의 화산 폭발이 기둥에서 얼음 형성을 일으키는 얇고 일시적인 음력 분위기를 형성했다는 것입니다. 또는 태양풍은 산소와 혼합되어 얼음을 형성하는 달에 수소를 운반 할 수있었습니다.
2 월, Nature Communications 에 출판 된 Lcross Plume의 재분석 Cabeus 분화구의 얼음은 대부분 혜성 기원 일 가능성이 높다는 것을 나타냅니다. Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory의 Kathleen Mandt는 물과 함께 얼음으로 얼어 붙은 질소, 황 및 탄소의 양을 분석하면서“최고의 설명은 혜성이었다”고 Mandt는 말했다. "질소 대 탄소 비율은 화산이 전달하는 것이 합리적이었던 것 이상이었습니다."
.달의 얼음이 혜성에 의해 독점적으로 배달된다면 지구에 대해서도 마찬가지 일 수 있습니다. 그것은 Rocky World가 생명이 번성하는 데 필요한 물을 축적하기 위해 그러한 영향을 경험해야한다는 것을 의미 할 수 있습니다. 그러나 Landis는 Mandt의 연구가 달의 모든 얼음에 대해 사실인지 여부를 말하기에는 너무 이르다고 말합니다. “커뮤니티는 그것을 소화하는 데 더 많은 시간이 필요합니다.”라고 그녀는 말했습니다.
일부 음력 얼음이 화산 기원으로 결정되면, 이것은 세계가 충격에 의존하기보다는 내부에서 물을 생성 할 수있는 타고난 능력을 가지고 있음을 시사합니다. Landis는“모든 태양 광 시스템이 많은 혜성이나 소행성을 가지고있는 것은 아닐 수도 있습니다. 그러나 바위 같은 행성을 형성하는 태양계는 [화산] 분화가 물을 뒷받침 할 수있는 능력을 가질 수 있습니다.”
.PSR에서 이국적인 얼음을 찾는 것 외에도 과학자들은 수소의 무거운 동위 원소 인 중수소의 비율을 측정하려고합니다. 실질적인 중수소는 혜성에서 발견되는 것과 더 일치하지만 (요금은 다르지만) 태양풍을 가리킬 수 있습니다. 화산 기원은 중간 어딘가에 떨어질 것입니다. 다른 요소들도 유익 할 것입니다. 예를 들어, 화산에서 유래 한 얼음은 음력 내부에서 뽑은 풍부한 유황이 포함되어야한다고 콜로라도 대학의 행성 과학자 인 폴 헤인 (Paul Hayne)은
라고 말했다.심연으로
달에 대한 이전의 진출은 영구적 인 그림자로 모험을하지 않았다. 아폴로 착륙은 PSR에 대한 지식이 초기 단계에있을 때 달의 적도 근처에서 일어났습니다. 2019 년에 중국의 Chang'e-4 Lander와 Rover는 남극에서 닿았지만 PSR을 목표로하지 않았습니다.
그러나 2017 년 트럼프 대통령은 NASA에게 인간을 달로 돌려 주라는 지시에 서명했다. NASA는 2020 년대 중반에 최초의 승무원 아르테미스 상륙을 앞두고 달의 영구적으로 그림자가있는 분화구에 대한 첫 번째 분류를 포함 할 수 있습니다. NASA는 상업 회사에 초기 로봇 탐사를 수행하기 위해 돈을 지불하고 있습니다.
휴스턴에 기반을 둔 직관적 인 기계는 이들 회사 중 첫 번째 회사가 될 것입니다. 올해 말까지 SpaceX Rocket에서 출시 될 예정인 Nova-C Lander는 후속 인간 탐사를위한 가능한 목표 인 Shackleton Crater 근처의 릿지를 터치 할 것입니다. 그런 다음 Lander는 Micro-Nova Hopper라는 여행 가방 크기의 차량을 배치합니다. 직관적 인 기계는 음력 및 행성 과학 회의에서 여행에 대한 세부 사항을 공개했습니다. 호퍼는 스러 스터를 사용하여 한 번에 최대 수백 미터의 달 표면을 가로 질러 뛰어 올 것입니다. 3 개의 홉으로, 그것은 PSR을 포함하는 100 미터 너비의 Marston Crater의 가장자리에 도달합니다. 그러면 호퍼는 Marston 위로 발사되어 피치 블랙 깊이로 내려갑니다.
랜더에는 카메라와 조명이 있지만 무엇을 볼지 불분명합니다. 미션의 수석 과학자 인 로빈슨은 지표 얼음 시트가 가능하지만 차량의 조명이 음력 토양과 혼합 된 얼음 결정을 반사 할 가능성이 더 높다고 말했다. 또는 표면에 얼음이 최소 인 경우 이미지에 전혀 표시되지 않을 수 있습니다. 어떤 경우이든, 견해는 역사적 일 것입니다.
호퍼가 Marston에 담그는 것은 45 분을 넘지 않으며 과학적 복귀는 제한 될 것입니다. 주요 목표는 단순히 호핑 접근 방식이 작동한다는 것을 보여주는 것입니다. 그러나 우리는 음력 심연에 더 철저한 다이빙을 기다릴 필요가 없을 것입니다.
드릴 다운
올 여름, NASA의 새로운 우주 발사 시스템 로켓 (Artemis Missions of The Moon)의 첫 출시는 음력 궤도에서 PSR을 연구 할 몇 가지 작은 우주선을 운반 할 것입니다. 한편, 8 월에 출시 된 한국의 궤도는 PSR을 이미지로 설계된 목적으로 제작 된 NASA 악기 인 Shadowcam을 운반 할 것입니다.
그러나 로봇 PSR 탐사의 정의 순간은 2023 년 후반에 나올 것입니다. 2023 년 후반 Viper (Polar Exploration Rover를 조사하는 휘발유)라는 골프 카트 크기의 로버가 SpaceX Falcon Heavy Rocket에서 달로 향할 것입니다. 착륙 차량을 나가면 Viper는 달의 영구적 인 그림자 지역 3 개로 운전하여 땅에 뚫을 것입니다.
태양열 배터리를 재충전하기 위해 종료하기 전에 한 번에 최대 10 시간 동안 작동하는 로버는 지하 얼음을 위해 1 미터 깊이까지 뚫거나 표면의 노출 된 얼음을 파헤칩니다. 콜로라도의 Honeybee Robotics의 Kris Zacny는“얼음 블록이 있다면 얼음 블록이 있다면 즉시 알게 될 것입니다. 팀은 최대 50 개의 시추 세션을 수행 할 것으로 예상합니다.
Viper는이 지역에 대한 우리의 지식을“혁명”할 것이라고 Landis는 말했다. 분광기를 사용하여 발견 된 아이스를 분석하여 중수소 대 수소의 비율을 나타내며 이산화탄소 또는 질소의 힌트를 찾고 있습니다. Viper는 달의 얼음이 어디에서 왔는지에 대한 결정적인 통찰력과 바위가 많은 몸에서 얼음이 발견 될 수있는 일반적인 조건을 제공 할 수 있습니다. Viper의 프로젝트 과학자 인 Colaprete는“우리는 우리의 이해에 양자 도약을 할 것입니다.
드롭을 마시기
과학적 발전은 다른 프로젝트의 코트 테일에 관한 것입니다. PSRS의 표면이나 근처에 얼음이 접근 할 수있는 경우 NASA는 우주 비행사가 식수 나 연료로 사용할 수 있기를 희망합니다. NASA는 현재 2025 년 최초의 승무원 아르테미스 상륙을 계획하고 있으며, 우주 비행사는 그러한 아이디어가 얼마나 실행 가능한지 스스로 볼 수 있도록 PSR 근처에 접촉 할 계획입니다.
.“이것은 아폴로 프로그램이 아닙니다. 우리는 한 달 동안 그곳에 머물 계획입니다.”라고 NASA의 전 최고 과학자 인 Jim Green은 말했습니다. 그는 다음과 같이 덧붙였다.“물질을 습득하고 달에 서식지가있는 개념은 실행 가능합니다.”
.Colorado School of Mines의 우주 자원 전문가 인 Kevin Cannon은 수 얼음을 추출하고 활용하는 방법에 대한 다양한 제안이 개발 중이라고 말했다. "사람들은 파는 사람, 백호 및 굴삭기와 같은 기계 시스템을보고 있습니다." 그런 다음 농축 된 햇빛이나 오븐을 사용하여 발굴 된 음력 토양에서 물을 추출합니다. 또 다른 아이디어는“발굴 단계를 건너 뛰고 어떤 종류의 텐트에서 땅을 직접 가열하는 것”이라고 Cannon은 말했다.
달에 접근 가능한 얼음이 있다는 확인은 내년 초까지 올 수 있으며 영구적으로 어둡게 달린 음력 분화구 내부의 첫 번째 이미지가 있습니다. 2023 년 말까지 우리는 그것이 어떻게 거기에 도착했는지 알 수 있습니다.
프리프는“아직 이해하지 못하는 근본적인 것들이 너무 많다”고 말했다. "우리는 실제로 처음에 있습니다."
