Οι επιστήμονες προετοιμάζονται για μια νέα εποχή σεληνιακής εξερεύνησης, αλλά μια νέα μελέτη δείχνει ότι κάθε προσγείωση μπορεί να αφήσει πίσω του περισσότερα από ίχνη. Οι ερευνητές ανακάλυψαν ότι το μεθάνιο που εκπέμπεται από τα καυσαέρια του διαστημικού σκάφους μπορεί να εξαπλωθεί εκπληκτικά γρήγορα σε όλο το φεγγάρι, μολύνοντας δυνητικά περιοχές που μπορεί να διατηρήσουν αρχαίες χημικές ενδείξεις για το πώς πρωτοεμφανίστηκε η ζωή στη Γη.
Τα ευρήματα δείχνουν ότι ακόμη και μια προσγείωση κοντά στο νότιο πόλο της Σελήνης θα μπορούσε να στείλει μόρια μεθανίου να «πηδούν» σε όλη τη σεληνιακή επιφάνεια στον βόρειο πόλο σε λιγότερο από δύο σεληνιακές ημέρες. Καθώς περισσότερες κυβερνήσεις, ιδιωτικές εταιρείες και ΜΚΟ σχεδιάζουν αποστολές στο φεγγάρι, οι ερευνητές λένε ότι γίνεται όλο και πιο σημαντικό να κατανοήσουμε πώς η ίδια η εξερεύνηση μπορεί να επηρεάσει μελλοντικές επιστημονικές ανακαλύψεις.
Η μελέτη δημοσιεύτηκε Journal of Geophysical Research: PlanetsΈνα περιοδικό AGU που εστιάζει στην πλανητική επιστήμη.
«Προσπαθούμε να προστατεύσουμε την επένδυσή μας στην επιστήμη και το διάστημα», δήλωσε ο Σίλβιο Σινιμπάλντι, αξιωματικός πλανητικής προστασίας της Ευρωπαϊκής Διαστημικής Υπηρεσίας και ανώτερος συγγραφέας της μελέτης. Το φεγγάρι προσφέρει μια σπάνια ευκαιρία να μελετήσουμε την πρώιμη ιστορία του ηλιακού συστήματος, είπε, αλλά, παραδόξως, «η δραστηριότητά μας μπορεί στην πραγματικότητα να εμποδίσει την επιστημονική εξερεύνηση».
Ο αρχαίος σεληνιακός πάγος μπορεί να διατηρήσει σήματα ζωής
Κοντά στους πόλους της Σελήνης υπάρχουν τρύπες που δεν δέχονται ποτέ το φως του ήλιου (ονομάζονται μόνιμα σκιασμένες περιοχές). Αυτό το παγωμένο περιβάλλον περιέχει πάγο που μπορεί να περιέχει παγιδευμένο υλικό που παραδόθηκε από κομήτες και αστεροειδείς πριν από δισεκατομμύρια χρόνια.
Οι επιστήμονες πιστεύουν ότι αυτές οι αποθέσεις μπορεί να περιλαμβάνουν «πρεβιοτικά βιομόρια», χημικά στοιχεία που θα μπορούσαν τελικά να αποτελέσουν τα πρώτα δομικά στοιχεία της ζωής, συμπεριλαμβανομένου του DNA. Εάν οι ερευνητές μπορέσουν να εξετάσουν αυτά τα μόρια στην αρχική τους κατάσταση, μπορεί να αποκτήσουν νέες γνώσεις για το πώς αναπτύχθηκε αρχικά η ζωή στη Γη.
«Γνωρίζουμε ότι υπάρχουν οργανικά μόρια στο ηλιακό μας σύστημα — σε αστεροειδείς, για παράδειγμα», είπε ο Sinibaldi. «Αλλά το πώς έφτασαν να επιτελούν ορισμένες λειτουργίες όπως κάνουν σε βιολογικά θέματα είναι ένα κενό που πρέπει να καλύψουμε».
Η συνεχώς μεταβαλλόμενη επιφάνεια της Γης πιθανότατα έχει διαγράψει πολλά από αυτά τα αρχαία στοιχεία. Αντίθετα, μέρη του φεγγαριού παρέμειναν σε μεγάλο βαθμό αμετάβλητα για δισεκατομμύρια χρόνια, καθιστώντας τα ένα ιδανικό αρχείο της ιστορίας του ηλιακού συστήματος. Οι μόνιμα σκιασμένες περιοχές είναι ιδιαίτερα πολύτιμες επειδή οι εξαιρετικά χαμηλές θερμοκρασίες τους βοηθούν στην παγίδευση και τη διατήρηση των μορίων. Ωστόσο, αυτές οι ίδιες παγίδες κρύου μπορούν επίσης να συλλέξουν οργανικές ενώσεις που απελευθερώνονται από την επίσκεψη στο διαστημόπλοιο, επισκιάζοντας ενδεχομένως το αρχέγονο υλικό που ελπίζουν να μελετήσουν οι επιστήμονες.
Η προσομοίωση υπολογιστή παρακολουθεί το μεθάνιο του διαστημικού σκάφους
Για να διερευνήσει το πρόβλημα, ο Sinibaldi, ένας φυσικός στο Instituto Superior Técnico, και η επικεφαλής συγγραφέας Francisca Paiva, δημιούργησαν ένα λεπτομερές μοντέλο υπολογιστή χρησιμοποιώντας την αποστολή Argonaut της Ευρωπαϊκής Διαστημικής Υπηρεσίας ως μελέτη περίπτωσης.
Η ομάδα προσομοίωσε πώς το μεθάνιο, η κύρια οργανική ένωση που παράγεται κατά την καύση του προωθητικού του αργοναύτη, θα διασκορπιζόταν μετά την προσγείωση στο νότιο πόλο της Σελήνης. Ενώ προηγούμενες μελέτες εξέτασαν την κίνηση των μορίων του νερού στη Σελήνη, αυτή η μελέτη είναι η πρώτη που μοντελοποιεί τη συμπεριφορά οργανικών μορίων όπως το μεθάνιο. Οι προσομοιώσεις περιελάμβαναν επίσης τις επιπτώσεις του ηλιακού ανέμου και της υπεριώδους ακτινοβολίας.
«Προσπαθούσαμε να μοντελοποιήσουμε χιλιάδες μόρια και πώς κινούνται, πώς συγκρούονται μεταξύ τους και πώς αλληλεπιδρούν με επιφάνειες», είπε ο Paiva, ο οποίος ήταν φοιτητής μεταπτυχιακού στο KU Leuven και ασκούμενος στην Ευρωπαϊκή Διαστημική Υπηρεσία κατά τη διάρκεια της έρευνας. “Αυτό απαιτούσε μεγάλη υπολογιστική ισχύ. Έπρεπε να εκτελούμε κάθε προσομοίωση για μέρες ή εβδομάδες.”
Το μεθάνιο μπορεί να εξαπλωθεί σε όλο το φεγγάρι από μέρα σε μέρα
Οι προσομοιώσεις δείχνουν ότι το μεθάνιο φτάνει στον Βόρειο Πόλο σε λιγότερο από δύο σεληνιακές ημέρες. Μέσα σε επτά σεληνιακές ημέρες (περίπου 7 μήνες στη Γη), περισσότερο από το μισό του συνόλου του μεθανίου παγιδεύτηκε μόνιμα στις ψυχρές πολικές περιοχές, με το 42% να εναποτίθεται στο Νότιο Πόλο και το 12% στο Βόρειο Πόλο.
«Η προθεσμία ήταν η μεγαλύτερη έκπληξη», είπε ο Sinibaldi. «Μέσα σε μια εβδομάδα, μπορείτε να παραδώσετε μόρια από τον Νότιο Πόλο στον Βόρειο Πόλο».
Η ταχεία διαστολή είναι δυνατή επειδή η Σελήνη δεν έχει σχεδόν καθόλου ατμόσφαιρα. Χωρίς μόρια αέρα να τα επιβραδύνουν, τα μόρια μεθανίου κινούνται ελεύθερα υπό την επίδραση της βαρύτητας, με το ηλιακό φως να τα ενεργοποιεί και τις χαμηλές θερμοκρασίες να τα επιβραδύνουν.
«Η τροχιά τους είναι ουσιαστικά βαλλιστική», είπε ο Πάιβα. «Απλώς περιπλανιούνται από το ένα σημείο στο άλλο».
Σύμφωνα με τον Piva, αυτό σημαίνει ότι μπορεί να μην υπάρχει ένα απολύτως ασφαλές σημείο προσγείωσης. “Έχουμε δείξει ότι τα μόρια μπορούν να ταξιδέψουν σε όλο το φεγγάρι. Τελικά, όπου κι αν προσγειωθείτε, θα έχετε μόλυνση παντού.”
Προστασία της μελλοντικής σεληνιακής επιστήμης
Οι ερευνητές τονίζουν ότι η μόλυνση δεν είναι απαραίτητα αναπόφευκτη. Η Paiva λέει ότι οι ψυχρότερες περιοχές προσγείωσης μπορεί να βοηθήσουν να διατηρηθούν τα μόρια εξαγωγής πιο εντοπισμένα από τις θερμότερες περιοχές. Ο Sinibaldi σχεδιάζει επίσης να διερευνήσει εάν τα εξαγόμενα μόρια παραμένουν μόνο στην επιφάνεια του πάγου, χωρίς να αγγίζουν τα βαθύτερα συστατικά και εξακολουθούν να είναι κατάλληλα για επιστημονική έρευνα.
Και οι δύο ερευνητές τονίζουν ότι οι προσομοιώσεις σε υπολογιστή πρέπει να επιβεβαιωθούν με πρόσθετα μοντέλα και άμεσες μετρήσεις κατά τη διάρκεια μελλοντικών σεληνιακών αποστολών.
«Θέλω να φέρω αυτή τη συζήτηση στις ομάδες της αποστολής, γιατί, στο τέλος της ημέρας, δεν είναι θεωρητικό – είναι πραγματικότητα ότι θα φτάσουμε εκεί», είπε ο Σινιμάλντι. «Θα χάσουμε μια ευκαιρία αν δεν έχουμε μέσα για την επικύρωση αυτών των μοντέλων».
Η Paiva ελπίζει να δοκιμάσει εάν ενώσεις που απελευθερώνονται από υλικά διαστημικών σκαφών, όπως το χρώμα και το καουτσούκ, εκτός από το μεθάνιο, θα μπορούσαν να μολύνουν επιστημονικά σημαντικές σεληνιακές τοποθεσίες.
«Έχουμε νόμους για τον έλεγχο της ρύπανσης του περιβάλλοντος της Γης όπως η Ανταρκτική και τα εθνικά πάρκα», είπε. «Πιστεύω ότι το φεγγάρι είναι τόσο πολύτιμο περιβάλλον όσο κι εκείνοι».
Η μελέτη δημοσιεύτηκε Journal of Geophysical Research: PlanetsΣτο AGU Journal.
