Afbeelding tegoed: Cornell University
Op de zuidpool van de maan is er een gebied dat altijd in de schaduw van kraters staat waarvan wetenschappers al lang dachten dat het waterijs zou kunnen bevatten. Ondanks het feit dat ijs werd gedetecteerd door twee ruimtevaartuigen die in een baan om de maan draaiden, heeft een nieuwe verkenning van het gebied door het gigantische radio-observatorium van Arecibo geen oppervlakteafzettingen van ijs gevonden. Dit betekent niet dat het ijs er niet is, maar het kan vastzitten in een groot gebied onder de oppervlakte, zoals maan permafrost. Arecibo is een goed instrument om ijs te detecteren omdat het een heel specifieke echosignatuur geeft in het radiospectrum.
Ondanks het bewijs van twee ruimtesondes in de jaren negentig, zeggen radarastronomen dat ze geen tekenen van dik ijs kunnen vinden aan de polen van de maan. Als er water is aan de maanpolen, zeggen de onderzoekers, is het wijd verspreid en permanent bevroren in de stoflagen, iets dat lijkt op terrestrische permafrost.
Met behulp van het 70 centimeter (cm) golflengte-radarsysteem van de Arecibo Observatory van de National Science Foundation (NSF), Puerto Rico, stuurde de onderzoeksgroep signalen dieper het maanpolaire oppervlak in - meer dan vijf meter (ongeveer 5,5 yards) - dan ooit eerder bij deze ruimtelijke resolutie. "Als er ijs aan de polen is, is de enige manier om het te testen, om daar direct heen te gaan en een klein volume rond het stof te smelten en water te zoeken met een massaspectrometer", zegt Bruce Campbell van het Center for Earth and Planetary Studies bij het Smithsonian Institution.
Campbell is de hoofdauteur van een artikel, "Long-Wavelength Radar Probing of the Lunar Poles", in de uitgave van 13 november 2003 van het tijdschrift Nature. Zijn medewerkers aan de nieuwste radarsonde van de maan waren Donald Campbell, professor astronomie aan de Cornell University; J.F. Chandler van Smithsonian Astrophysical Observatory; en Alice Hine, Mike Nolan en Phil Perillat van de Arecibo Observatory, die wordt beheerd door het National Astronomy and Ionosphere Centre in Cornell voor de NSF.
Suggesties voor maanijs kwamen voor het eerst in 1996 toen radiogegevens van het Clementine-ruimtevaartuig enkele aanwijzingen gaven voor de aanwezigheid van ijs op de wand van een krater aan de zuidpool van de maan. Vervolgens duidden neutronenspectrometergegevens van het Lunar Prospector-ruimtevaartuig, gelanceerd in 1998, op de aanwezigheid van waterstof en bijgevolg water op een diepte van ongeveer een meter bij de maanpolen. Maar radarsondes van de 12 cm-golflengte-radar in Arecibo toonden geen bewijs van dik ijs op diepten tot een meter. "Lunar Prospector had significante concentraties van waterstof gevonden aan de maanpolen, equivalent aan waterijs bij concentraties van een paar procent van de maanbodem", zegt Donald Campbell. "Er zijn suggesties dat het in de vorm van dikke ijslagen op enige diepte kan zijn, maar deze nieuwe gegevens van Arecibo maken dat onwaarschijnlijk."
Bruce Campbell zegt: "Er zijn geen plaatsen waar we naar hebben gekeken met een van deze golflengten waar je zo'n handtekening ziet."
Het Nature-artikel merkt op dat als er ijs op de maanpolen zou bestaan, het aanzienlijk zou verschillen van "de dikke, coherente ijslagen die worden waargenomen in schaduwkraters op Mercurius", die worden aangetroffen in Arecibo-radarbeelden. “Op Mercurius zie je vrij dikke afzettingen in de orde van een meter of meer begraven door hooguit een ondiepe laag stof. Dat is het scenario dat we probeerden vast te houden voor de maan '', zegt Bruce Campbell. Het verschil tussen Mercurius en de maan, zeggen de onderzoekers, kan te wijten zijn aan het lagere gemiddelde aantal kometen dat het maanoppervlak raakt, aan recente komeetinslagen op Mercurius of aan een sneller ijsverlies op de maan.
Wat de maanpalen goede koude vallen voor water maakt, is een temperatuur van minus 173 graden Celsius (minus 280 graden Fahrenheit). De ledemaat van de zon komt slechts ongeveer twee graden boven de horizon uit bij de maanpalen, zodat zonlicht nooit in diepe kraters doordringt en een persoon die op de kratervloer staat de zon nooit zou zien. De Arecibo-radar tastte de vloeren van twee kraters in permanente schaduw op de maan zuidpool, Shoemaker en Faustini, en, op de noordpool, de vloeren van Hermite en verschillende kleine kraters binnen de grote krater Peary. In tegenstelling hiermee concentreerde Clementine zich op de hellende muren van de Shackleton-krater, waarvan de vloer niet vanaf de aarde kan worden gezien. 'Er is een discussie over hoe gegevens van een ruw, gekanteld oppervlak moeten worden geïnterpreteerd', zegt Bruce Campbell.
De Arecibo-radarsonde is een bijzonder goede detector van dik ijs omdat hij profiteert van een fenomeen dat bekend staat als "coherente terugverstrooiing". Radargolven kunnen lange afstanden afleggen zonder in ijs te worden opgenomen bij temperaturen ver onder het vriespunt. Reflecties van onregelmatigheden in het ijs zorgen voor een zeer sterke radarecho. Daarentegen is maangrond veel beter absorberend en geeft het niet zo'n sterke echo.
Oorspronkelijke bron: Cornell News Release
