Una rappresentazione schematica di ioni idrogeno ad alta velocità iniettati dalla superficie solare nella superficie lunare e arricchiti sulla superficie di particelle di suolo lunare Credito: gruppo del Prof. Lin Yangting
Recentemente, c'è stata molta attenzione sull'abbondanza, la distribuzione e l'origine dell'acqua della superficie lunare a causa del suo ruolo vitale nella futura esplorazione dello spazio.
Un gruppo di ricerca composto da membri del National Space Science Center e dell'Istituto di geologia e geofisica, entrambi parte dell'Accademia cinese delle scienze, ha scoperto che i bordi di grano dei campioni di suolo raccolti dalla missione Chang'e-5 hanno alti livelli di idrogeno e un basso rapporto tra deuterio e idrogeno, coerente con la teoria che l'acqua lunare abbia origine dal vento solare.
I risultati sono stati pubblicati nel Atti della National Academy of Sciences.
I ricercatori hanno condotto simulazioni sulla conservazione dell'idrogeno nei suoli lunari a diverse temperature. Hanno scoperto che l'acqua originata da SW potrebbe essere ben conservata nelle regioni di media e alta latitudine della superficie lunare. "I suoli lunari polari potrebbero contenere più acqua dei campioni di Chang'e-5", ha affermato il professor Lin Yangting dell'IGG, corrispondente autore dello studio.
Precedenti studi hanno dimostrato che l'acqua (OH/H2O) sulla superficie lunare varia con la latitudine e l'ora del giorno (fino a 200 ppm). Un cambiamento così evidente implica un rapido tasso di desorbimento dalla superficie lunare.
A differenza delle sei missioni Apollo e delle tre missioni Luna, che sono tutte atterrate a basse latitudini (8.97°S—26.13°N), la missione Chang'e-5 ha restituito campioni di suolo da una posizione a media latitudine (43.06°N). Inoltre, i campioni di Chang'e-5 sono stati raccolti dai più giovani basalti lunari conosciuti (2.0 Ga) e dal basaltico più arido. Pertanto, i campioni di Chang'e-5 sono fondamentali per affrontare la distribuzione spazio-temporale e la ritenzione dell'acqua derivata da SW nella regolite lunare.
Su 17 granelli di suolo lunare restituiti dalla missione Chang'e-5, i ricercatori hanno effettuato misurazioni del profilo di profondità NanoSIMS dell'abbondanza di idrogeno e hanno calcolato i rapporti deuterio/idrogeno.
I risultati hanno mostrato che la maggior parte dei bordi del grano (più in alto ~ 100 nm) mostrava alte concentrazioni di idrogeno (1,116—2,516 ppm) con valori δD estremamente bassi (da -908‰ a -992‰), il che implica un'origine SW. Sulla base della distribuzione della granulometria dei suoli lunari e del loro contenuto di idrogeno, il contenuto idrico sfuso derivato da SW è stato stimato in 46 ppm per i suoli lunari di Chang'e-5, coerente con il risultato del telerilevamento.
Esperimenti di riscaldamento su un sottoinsieme dei grani hanno dimostrato che l'idrogeno impiantato a SW potrebbe essere preservato dopo la sepoltura. Utilizzando queste informazioni insieme ai dati precedenti, i ricercatori hanno stabilito un modello dell'equilibrio dinamico tra l'impianto e il degassamento dell'idrogeno SW nei grani del suolo sulla luna, rivelando che la temperatura (latitudine) gioca un ruolo chiave nell'impianto e nella migrazione dell'idrogeno nei suoli lunari.
Utilizzando questo modello, hanno previsto un'abbondanza ancora maggiore di idrogeno nei bordi dei grani nelle regioni polari lunari. "Questa scoperta è di grande importanza per il futuro utilizzo delle risorse idriche sulla luna", ha affermato il professor Lin. "Inoltre, attraverso lo smistamento delle particelle e il riscaldamento, è relativamente facile sfruttare e utilizzare l'acqua contenuta nel suolo lunare".
Riferimento: "Elevata abbondanza di acqua derivata dal vento solare nei suoli lunari dalla media latitudine" di Yuchen Xu, Heng-Ci Tian, Chi Zhang, Marc Chaussidon, Yangting Lin, Jialong Hao, Ruiying Li, Lixin Gu, Wei Yang, Liying Huang, Jun Du, Yazhou Yang, Yang Liu, Huaiyu He, Yongliao Zou, Xianhua Li e Fuyuan Wu, 12 dicembre 2022, Atti della National Academy of Sciences.
DOI: 10.1073 / pnas.2214395119
