ShadowCam i krater Shackleton

Co znajduje się we wnętrzu krateru Shackleton?

W sierpniu 2022 roku rozpoczęła się misja południowokoreańskiego orbitera Księżyca o nazwie Korea Pathfinder Lunar Orbiter (KPLO). Misja KPLO otrzymała także imię Danuri. Jest to przede wszystkim demonstrator technologiczny, ale na pokładzie znajduje się wyjątkowo ciekawy instrument o nazwie ShadowCam. Ten instrument, dostarczony do Korei Południowej przez amerykańską NASA mierzy odbicie światła od wnętrz wiecznie zacienionych kraterów księżycowych.

Księżycowa lodowa zagadka

Dzięki ShadowCam możliwe jest poszukiwanie wody (w postaci lodu) wewnątrz wiecznie zacienionych kraterów księżycowych. Ma to duże znaczenie dla naszego zrozumienia dystrybucji wody na Księżycu.

Czy woda w postaci lodu istnieje na Księżycu? Jest to jedno z najważniejszych obecnie pytań, dotyczących naszego Układu Słonecznego. W latach 90. XX wieku dwie księżycowe sondy – Clementine oraz Lunar Prospector – dostarczyły danych sugerujących, że w okolicach obszarów podbiegunowych Srebrnego Globu znajdują się pokłady wody w postaci lodu. Lód, dostarczany na Księżyc przez miliardy lat, zalegałby w wiecznie zacienionych kraterach w okolicach obu biegunów naszego naturalnego satelity.

Przełom nastąpił w 2009 roku, wpierw za sprawą danych z sond Cassini, Deep Impact i Chandraayan-1, a następnie po opublikowaniu wstępnych wyników uderzenia sondy LCROSS w Księżyc. W kolejnych miesiącach trwała dalsza analiza danych z sondy LCROSS, a także z orbiterów LRO i Chandraayan-1. To właśnie dzięki tym sondom dowiedzieliśmy się, że lodu wodnego w okolicach północnego bieguna księżycowego może być aż 600 milionów ton. Ponadto, obserwowano pojedyncze kratery, wewnątrz których prawdopodobnie zalega gruba warstwa lodu wodnego.

W 2010 roku, na podstawie danych z sondy LCROSS udało się ustalić m.in. że wewnątrz jednego z zacienionych kraterów (Cabeus) wody jest około 2 razy więcej niż w piaskach Sahary. Niemniej jednak wiedza o lodzie księżycowym nadal wydaje się być ograniczona. Niewiele wiemy m.in. o wnętrzu krateru Shackleton, na którym skupia się uwaga naukowców.

Krater Shackleton i ShadowCam

Krater Shackleton, o średnicy 21 km i głębokości ponad 4 km, ma wyjątkową pozycję na Księżycu. Na jego krawędzi znajduje się biegun południowy naszego naturalnego satelity. Z uwagi na niewielkie nachylenie osi obrotu Księżyca względem płaszczyzny ekliptyki część krawędzi krateru Shackleton jest prawie wiecznie oświetlona.

Z kolei duża część tego krateru jest wiecznie zacieniona. To właśnie tam wyliczona przed misją KPLO temperatura zdawała się być nie wyższa niż 90 – 100 Kelwinów. Oznaczało to, że woda w stanie lodu może tam przetrwać przez setki milionów lat, jeśli nie więcej. Jednocześnie, wyliczenia sugerują, że krater Shackleton znajduje się w bliskim otoczeniu południowego bieguna Księżyca od około 2 miliardów lat.

Warunki oświetleniowe wewnątrz krateru Shackleton są “skomplikowane”. Występuje tam “wtórne oświetlenie” od światła odbitego od oświetlonej części zbocza krateru. Te wtóre oświetlenie ma pewną zmienność, w zależności od pory cyklu dnia/nocy księżycowej, jak również “pory roku”. Niemniej jednak możliwe jest spojrzenie do wnętrza krateru Shackleton.

ShadowCam zanotował pewne różnice w albedo powierzchni wnętrza tego krateru. Zanotowano także obecność wielu różnej wielkości głazów oraz małych kraterów. Część dna krateru wypełniają trzy pagórki oraz pofalowany nieregularny teren. Co ciekawe, więcej głazów można zobaczyć na pagórkach niż na pofalowanym terenie.

Brak detekcji lodu wodnego

Obserwacje z instrumentu KPLO zdają się rzucać więcej światła na wnętrze krateru Shackleton. Przede wszystkim temperatura wnętrza może sięgać nawet 110 Kelwinów, czyli być zbyt wysoka dla utrzymania wyeksponowanego lodu we wnętrzu tego krateru.

Sensor ShadowCam nie wykrył lodu wodnego wewnątrz krateru Shackleton. Może to oznaczać, że koncentracja lodu wodnego na powierzchni wnętrza tego krateru jest niższa niż możliwości detekcji ShadowCam. Może to także oznaczać, że lód wodny jest wymieszany z inną materią, przede wszystkim regolitem księżycowym (oraz być może związków organicznych pochodzących od komet). Może to także oznaczać, że lód jest skryty pod warstwą regolitu. Wreszcie – najmniej pesymistyczna odpowiedź jest nadal możliwa – wewnątrz krateru Shackleton nie ma lodu wodnego.

Wyniki z ShadowCam jednoznacznie wskazują, że potrzebna jest kolejna misja, tym razem na powierzchnię Księżyca, w okolicę krateru Shackleton.

Artemis, Chang’e 7 i lód

Program Artemis – amerykańsko-międzynarodowy powrót człowieka na Księżyc w najbliższych latach – skupia się na eksploracji okolicy bieguna południowego Srebrnego Globu. Krater Shackleton był postulowany jako główny cel eksploracji, szczególnie, że w regionie z prawie wiecznym naświetleniem możliwe będzie zbudowanie bazy załogowej.

W kierunku bieguna południowego Księżyca zostanie także wysłana chińska misja Chang’e 7. Start tej bezzałogowej sondy zaplanowano na 2026 roku. Misja Chang’e 7 ma się składać z orbitera, lądownika, małego “podskakującego” próbnika oraz łazika. Proponowane miejsce lądowania Chang’e 7 to okolice oświetlonej krawędzi krateru Shackleton.

Ważne: artykuł chroniony prawem autorskim, co oznacza że wszelkie prawa, w tym Autorów i Wydawcy są zastrzeżone. Zabronione jest dalsze rozpowszechnianie tego artykułu w jakiejkolwiek formie bez pisemnej zgody ze strony właściciela serwisu Kosmonauta.net – firmy Blue Dot Solutions. Napisz do nas wiadomość z prośbą o wykorzystanie. Niniejsze ograniczenia dotyczą także współpracujących z nami serwisów.

(SC)