Radar wordt sinds de jaren zestig gebruikt om het maanoppervlak in kaart te brengen, maar tot voor kort was het moeilijk om de maanpolen goed te bekijken. In 2009 kon het Mini-SAR-radarinstrument op het Chandrayaan-1-ruimtevaartuig meer dan 95% van beide polen in kaart brengen met een radarresolutie van 150 meter, en nu het Mini-RF-instrument op de Lunar Reconnaissance Orbiter - dat 10 keer de resolutie van de Mini-SAR - is ongeveer halverwege de eerste kaartcampagne met hoge resolutie van de polen. De twee instrumenten onthullen dat er waarschijnlijk enorme hoeveelheden water zijn in de permanent beschaduwde kraters aan de polen, met alleen al op de noordpool meer dan 600 miljoen ton. "Als dat zou worden omgezet in raketbrandstof, zou het voldoende zijn om meer dan 2000 jaar lang het equivalent van één Space Shuttle per dag te lanceren", zei Paul Spudis, hoofdonderzoeker van de Mini-SAR, tijdens het jaarlijkse Lunar Forum in het Ames Onderzoekscentrum in juli.
Zowel Spudis als Ben Bussey, hoofdonderzoeker van LRO's Mini-RF, deelden gedeelde beelden van hun respectievelijke instrumenten op het Forum, waarbij polaire kraters werden benadrukt die ongebruikelijke radareigenschappen vertonen die consistent zijn met de aanwezigheid van ijs.
Ze hebben meer dan 40 kraters op de noordpool van de maan gevonden die deze eigenschappen vertonen.
Beide instrumenten geven details over het interieur van beschaduwde kraters, die niet zichtbaar zijn in zichtbaar licht. In het bijzonder toont een meting die de circulaire polarisatieratio (CPR) wordt genoemd, de kenmerken van de radarecho's, die aanwijzingen geven over de aard van de oppervlaktematerialen in donkere gebieden. De instrumenten zenden pulsen van links gepolariseerde radiogolven uit om de oppervlakteruwheid van de maan te meten. Terwijl gladde oppervlakken een omgekeerde, rechts-gepolariseerde golf terugsturen, geven ruwe gebieden links-gepolariseerde golven terug. IJs, dat transparant is voor radiogolven, stuurt ook links gepolariseerde golven terug. De instrumenten meten de verhouding van links naar rechts circulair gepolariseerd teruggestuurd vermogen, de CPR.
Er zijn maar weinig plaatsen - zelfs in ons zonnestelsel - hebben een reanimatie groter dan 1, maar dergelijke plaatsen hebben dikke ijsafzettingen, zoals Martiaanse poolkappen of de ijzige Galilese satellieten. Ze worden ook gezien in ruwe, rotsachtige ejecta rond verse, jonge kraters, maar daar observeren wetenschappers ook hoge reanimatie buiten de kraterrand, zoals in deze afbeelding, onder de Main L-krater op de maan.
Het grootste deel van de maan heeft een lage reanimatie, maar tientallen abnormale noordpoolkraters, zoals een kleine krater van 8 km in de grotere Rozhdestvensky-krater, hadden een hoge reanimatie aan de binnenkant, met een lage reanimatie op de randen. Dat suggereert dat materiaal in de kraters, in plaats van oppervlakteruwheid, het hoge reanimatiesignaal veroorzaakte.
"Geologisch verwachten we niet dat ruwe, frisse oppervlakken aanwezig zijn in een kraterrand, maar afwezig daarbuiten", zei Spudis. "Dit bevestigt dat de hoge reanimatie in deze afwijkende kraters niet wordt veroorzaakt door ruwheid van het oppervlak, en we interpreteren dat dit betekent dat er waterijs in deze kraters aanwezig is."
Bovendien zou het ijs enkele meters dik moeten zijn om deze signatuur te geven. 'Om dit verhoogde reanimatie-effect te zien, moet het ijs een dikte hebben in de orde van tientallen golflengten van de gebruikte radar', zei hij. "Onze radargolflengte is 12,6 cm, daarom vinden wij dat het ijs minimaal twee meter dik en relatief zuiver moet zijn."
Recente Mini-SAR-afbeeldingen (bovenste afbeelding) van LRO bevestigen de Chandrayaan-1-gegevens, met een nog betere resolutie. De Mini-RF, zei Bussey, is equivalent aan een combinatie van de Arecibo Observatory en de Greenbank Radiotelescoop bij het kijken naar de maan. "Onze poolcampagne gaat van 70 graden naar de polen en tot dusver zijn we erg tevreden over de dekking en kwaliteit van de gegevens", zei Bussey.
Spudis zei dat ze minder anamolate kraters op de zuidpool van de maan zien, maar zowel hij als Bussey kijken ernaar uit om meer gegevens tussen de twee radarinstrumenten te vergelijken om meer te weten te komen over de permanent beschaduwde kraters op de maan.
Daarnaast zullen andere instrumenten op LRO ook inzicht geven in de samenstelling van deze afwijkende kraters.
Zie deze NASA-webpagina's voor meer informatie:
NASA Radar vindt ijsafzettingen op de noordpool van de maan
Een coole blik op een maankrater
