Шэры Scott Мадэль рэакцыйнай дыфузіі

25 Dec 2:14 pm


Original: http://groups.csail.mit.edu/mac/projects/amorphous/GrayScott/
Copyright: Paul D. Spudis

Агляд месяцовых палярных спрэчкі лёд, як ён будзе вырашана, і што гэта азначае для нашага вяртання на Месяц

З касмічнай агляд, 6 лістапада 2006

Paul D. Spudis

Мы ведалі на працягу многіх гадоў, што Месяц не мае атмасферы і, такім чынам, няма стабільнай паверхні вады. Сучасныя расследавання палярных льдоў пачалося з артыкуле, напісанай у 1960 годзе. Харысан Браўн і партнёры адзначылі, што кратэраў паблізу палюсоў Месяца будзе як увесь час цёмна і вельмі холадна, якія атрымліваюць цяпло толькі ад прасторы і інтэр’еру Месяца (холад, геалагічна мёртвай аб’екта). Такое спалучэнне робіць «халодныя пастцы “, дзе лёд застаецца стабільным на працягу геалагічных маштабах часу. Як ваданосных каметы і метэарыты былі вядомыя на страйк Месяца, павольным даданнем вады – малекула за малекулай – можа прывесці да вялікай колькасцю лёду над шматмільярдных гадовую гісторыю Сонечнай сістэмы.

Залатое дно геалагічнай інфармацыі, прадстаўленай Апалон рэвалюцыю ў нашым разуменні гісторыі ранняй Сонечнай сістэме. Тым не менш, узоры змочанай энтузіязм навукоўцаў да ідэі месяцовага лёду. Пародах і глебах былі сушы, чым любое наземнае ўзору, і нават большасць метэарытаў. Месяцовы узораў паказаў, Месяц не мае карэнных вадзе і пра тое, што тоны вады ад уздзеяння каметы ніколі не зменены або мадыфікаваны вярнуўся месяцовых узораў. Праўда, мы не наведвалі полюса ці нават любой высокіх шыротах, але наша больш глыбокае разуменне гісторыі і навакольнага асяроддзя Месяца паглыбленне ўкаранілася скептыцызм сярод навукоўцаў, што вада будзе знойдзена там.

Абмежаваныя ў приэкваториальных рэгіёнаў па эксплуатацыі і бяспекі меркаванні, палякі не былі даследаваны місій Apollo. Але ідэя, што вада можа існаваць у гэтыя панурыя, цёмныя паражніны трымалі жывыя ў працы Джым Арнольд з Каліфарнійскага універсітэта. Арнольд быў добра дасведчаны аб тым, што Апалон узораў сухой, але адзначыў, што Браўн арыгінальныя аргументы застаюцца ў сіле і выступае за палёт месяцовых палярных арбітальных спадарожнікаў з гама-спектрометра. Такія прылады выяўлення і вымярэння палярных льдоў, гледзячы на ​​выкід гама-лініі абумоўлена наяўнасцю вадароду. Нараўне з мноствам іншых вымярэнняў прызначаны для наступных адкрыццяў на Апалона, так званага месяцовага палярнага Orbiter (Пол) касмічны карабель карту хімічнага складу ўсёй Месяца.

Але пасля таго, як Апалон, НАСА страціла цікавасць да Месяца і Пол ніколі не быў абраны для палёту. Тым не менш спрабуе разблакаваць свае таямніцы, навукоўцы здавольваліся тым, што аналіз узораў вярнуўся і аддаленага вывучэння паверхні Месяца. У пачатку 1990-х гадоў, ініцыятыва Space Exploration прэзідэнта Джорджа Буша-старэйшага выклікалі ідэі палярных вод на паверхню зноў, хоць ён не быў разгледжаны ў “крытычны шлях” месяцовага вяртання. SEI планы заклікаў больш, цяжэй і павольней месяцовага вяртання – паўторнае ліццё касмічнай станцыі волі. Палярны лёд маглі б быць, але, звязанага з месяцовым сваю чаргу, не дазваляе актыву.

У 1992 годзе SEI быў “абнулены” Кангрэс пасля паразы на выбарах Прэзідэнта Буша і месяцовых місій былі яшчэ раз далей, чым калі-небудзь. Ці ж яны былі? Большая частка актыўнай дзейнасці прасторы 1980-х гадоў вакол даследаванняў для абароны ад балістычных ракет, стратэгічнай абароны прэзідэнт Рональд Рэйган ініцыятывы, інакш, “Зорныя войны”. Адным канцэпцыю касмічнай абароны было запусціць мноства вельмі малая, Пакуль спадарожнікі здольныя як знайсці і перахопу балістычных ракет у палёце, так званых “Brilliant Pebbles” сістэмы. Гэтыя малы касмічны апарат будзе выконваць розныя датчыкі, якія могуць быць выкарыстаны для навуковых мэтаў. У пачатку 1990-х гадоў, SDI арганізацыя, створаная Clementine праграма, якая пабудавала і запусціла невялікі, Brilliant Pebble атрыманых касмічнага карабля на Месяц.

Clementine арбіту Месяца ў 1994 годзе ў працягу 71 дзён, адлюстраванне Месяца глабальна ў 11 даўжынь хваль і вымярэння яе тапаграфіі лазернай лакацыі. Хоць карабель не ўстаноўлены прыборы, адмыслова шукаць лёд, члены місіі імправізаваны эксперымент, каб зрабіць гэта. Мы бэлькамі радыёхваляў ў палярнай цемры і слухаў рэха з адметнымі характарыстыкамі ўзаемадзеяння з лёдам. Гэта двухпазіцыйны радыёлакацыйны эксперымент (так завецца таму, што касмічны апарат перададзены ў той час як мы слухалі рэха на зямлі) знайшлі доказы ў цёмных абласцях паблізу паўднёвага полюса Месяца для матэрыялу з высокай кругавой палярызацыяй суадносінамі (CPR, гл. ніжэй).

Пасля Clementine паказалі, што значныя навуковыя вынікі могуць зыходзіць ад невялікіх місій NASA Lunar Prospector адправілі ў 1998 годзе на арбіту Месяца ў працягу 18 месяцаў. Гэтая місія ажыццяўляецца прыбор, прызначаны для вымярэння нейтронаў. Гледзячы на ​​энергію нейтронаў Зыходзячы з месячных палюсоў, LP Навукоўцы знайшлі «лішнія» вадароду на абодвух канцавоссях. Калі ў выглядзе вадзянога лёду, па іх ацэнках, сотні мільёнаў тон магло б існаваць на канцавоссях Месяца.

Між тым, астраномы на Зямлі пачалася публікацыя вынікаў допыту Clementine і Lunar Prospector вынікі. З гіганцкага радыётэлескопа Аресибо, радыёлакацыйныя малюнкі былі ўзятыя з Зямлі. Яны знайшлі адлюстраванне радар з высокім CPR ляжаў у цемры як сталых, так і ў сонечных раёнах. Лёд не з’яўляецца стабільным у сонечным святле, каб яны выказалі здагадку, што ўсе высокія КНР выклікана шурпатасці паверхні; калі лёд на канцавоссях Месяца, ён павінен быць у тонковкрапленных формы, нябачныя для радараў.

Такім чынам, мы прыходзім да сучаснасці. Ёсць вадзянога лёду на Месяцы? Калі так, то ці існуе яна ў даступных колькасцях робіць сталай прысутнасці чалавека на Месяцы прасцей? Якая дадатковая інфармацыя неабходная для вырашэння гэтай спрэчкі?

Што гэта за гісторыя?

У адрозненне ад некаторых нядаўніх прэтэнзій, гэтая дыскусія застаецца адкрытай, і нічога не адбылося ў апошнія некалькі гадоў, каб прывесці удзельнікаў абмеркавання адмаўляцца ад сваіх пазіцый. Увогуле, дрэнны або няпоўны ахоп розных маргінальных дадзеных прывяло да шмат цяпла, у той час ліцця крыху святла на пытанне аб месяцовых палярных вод. Тут я прадставіць доказы чытачу, адзначыўшы моцныя і слабыя бакі кожнага набору дадзеных, і спроба вызначыць тыя, што засталіся без адказу пытанні.

Clementine бистатической радара. Як Clementine касмічны карабель абляцеў Месяц, ён перадаў радыёхваляў ў бок палюсоў, і мы слухалі адлюстраваных радыёхваль вяртацца на Зямлю. Гэты эксперымент быў бистатической, г.зн. перадатчык і прыёмнік знаходзяцца ў розных месцах. Бистатической радар мае перавагу ў назіранні адлюстравання праз фазавы кут, кут паміж перадаецца і прымаецца радыё-прамянёў (мал. 1). Гэты этап залежнасць вельмі важная. Гэта падобна на эфект атрымліваецца ад гледзячы на ​​ровар адбівальнік ў патрэбны кут – пры пэўных кутах, унутраных плоскасцей у празрысты пластыкавы выраўнаваць і вельмі яркае адлюстраванне відаць. Сапраўды гэтак жа, як у радыё-і бачных даўжынях хваль на Месяцы, мы бачым, “апазіцыя перанапружання,” відавочнае павелічэнне яркасці глядзіць прама ўніз сонца (нулявая фаза). Clementine арбіту Месяца такая, што мы маглі назіраць яе фазы залежнасць (мал. 1), і мы адмыслова шукалі гэтую “апазіцыю ўсплёск”, званы кагерэнтнай эфект апазіцыі Backscatter (CBOE). CBOE асабліва каштоўна для выяўлення лёду на паверхні планеты.

Clementine перадаецца права кругавой палярызацыяй (RCP) радыё, і мы слухалі на Зямлі як правай, так і левай кругавой палярызацыяй (ЛКП) каналаў. Суадносіны магутнасці, атрыманых у гэтых двух каналаў завецца кругавой палярызацыяй суадносінамі (CPR.) сухі, экватарыяльныя Месяц мае CPR менш, чым адзін, але ледзяных спадарожнікаў Юпітэра маюць CPR больш, чым адзін. Мы ведаем, што гэтыя аб’екты маюць паверхні з вадзянога лёду, у дадзеным выпадку, лёд выступае ў якасці радыё-празрыстых асяроддзяў, у якім хвалі пранікаюць у лёд, рассейваюцца і адлюстроўваюцца некалькі разоў, і вярнуўся такім, што некаторыя з хваляў атрымаў у тым жа Палярызацыя сэнсе, як яны адпраўляюцца – яны маюць CPR больш адзінкі (мал. 2).

Малюнак 1. Clementine бистатической эксперымент радара. Дзве арбіты радыёлакацыйных дадзеных былі ўзятыя; арбіту 234 прайшлі прама над паўднёвай палярнай цемры; кантролю арбіты 235 была больш падобнай мясцовасці, якая атрымлівае сонечнае святло. Павышэнне КПП быў заўважаны на арбіце 234 дадзеных, засяроджаных вакол фаза-нуль (B = 0), больш цёмныя вобласці, але не больш чым на сонца вобласць (арбіта 235), хоць абодва з’яўляюцца высакагор’е мясцовасці. Гэта суадносіны было вытлумачана быць выклікана прысутнасцю лёду ў цёмных абласцях паблізу паўднёвага полюса. З Nozette і соавт. (1996) Science 274, 1495-1498.

Праблема з КПП толькі ў тым, што мы таксама можам атрымаць высокія значэнні з вельмі грубай паверхняй, такія як грубая, блокавых патокаў лавы, якая мае куты, якія ўтвараюць мноства невялікіх адбівальнікаў куце. У гэтым выпадку, Радыёхваля можа ўдарыць скале (змены RCP ў LCP), а затым зноў на іншай скале (змена LCP назад у RCP) і, такім чынам, да прымача (мал. 2). Гэты “двайны отскок” эфект таксама стварае высокія КНР у тым, што “той жа сэнс” адлюстраванняў можа імітаваць пашыранай СЛР кожны атрымлівае ад лёду мэтаў.

Бистатической геаметрыі можа дапамагчы ў інтэрпрэтацыі радыёлакацыйных рассейвання. Абодва моностатической і двухпазіцыйны радыёлакацыйны мера CPR, але бистатической радара таксама вымярае вуглавыя залежнасці ад адлюстравання, якое выразна вузкае па аб’ёме (лёд) рассейвання. У выпадку Clementine эксперыменту, мы вымералі 2 арбіты Месяца паўднёвага полюса, адзін на плошчы палярнай цемры і іншымі больш намінальна сонечнай зоне побач са штангай. Вынікі (мал. 1) інтрыгуюць, мы бачым сведчанні паляпшэння КПП (сіметрычна адносна нулявога кута фазы, гл пік на арбіце 234 крывая) над цёмнай вобласці, дзе лёд будзе стабільным, але не па параўнанні з кантролем (арбіта 235) сонечны вобласці. Clementine каманды расцанілі гэта як адказ CBOE, выкліканых лёду ў цёмных абласцях паблізу паўднёвага полюса. У сілу пашырэння і яго кутняй шырынёй, разважалі яны, што лёд змешвалі з брудам реголита і прысутнічае ў заклад каля 2 м з сярэдняй канцэнтрацыяй каля 1,5 мас.%. Варта адзначыць, што гэта не патрабуе інтымнай сумесь лёду і бруду, але гэта сярэдняя больш за сотню квадратных кіламетраў. Такім чынам, раёны могуць існаваць амаль чысты лёд у некаторых месцах, і практычна няма ў іншых месцах.

Гэтая выснова быў памёршы прызнанне таго, што Clementine знойдзены пашыранай СЛР толькі на працягу аднаго назіранняў; абмежаваны час місіі на Месяц (71 дзён) выключаецца паўтараць, што вымярэнні. Акрамя таго, Clementine карабля не была аптымізавана для гэтага эксперыменту, таму дадзеныя маюць вельмі нізкі дазвол – у асноўным месцы каля 300 км у папярочніку. Тым не менш, вынікі гэтага эксперыменту не былі абвергнутыя. Самыя апошнія наземных радараў даследаванні пацвярджаюць, што высокая КНР сапраўды існуе ў цёмнай вобласці паблізу паўднёвага полюса. Улічваючы памер вочка Clementine рэзалюцыі, якое назіраецца ўзмацненне КНР можа тлумачыцца той жа вобласці высокіх КНР назіраецца ў наземных радыёлакацыйных малюнкаў кратэра Шеклтон. Спрэчка не ў тым, вобласці высокіх КНР існуе ў пастаянна зацененых інтэр’ер кратэр Шеклтона, але над тым, што з’яўляецца прычынай высокай подпіс КПП.

Lunar Prospector нейтроннага спектрометра. Месяцовы выведнік НАСА касмічнага апарата ажыццяўляецца інструмент, які вымяраецца нейтронаў ад Месяца ў залежнасці ад іх энергіі. Сярэдні нейтронаў энергія моцна паглынаецца вадарод. Такім чынам, шляхам вымярэння патоку нейтронаў ў гэтай галіне энергій, мы можам ацаніць, колькі вадароду прысутнічае ў месяцовы грунт. Эксперымент LP нейтронных выбарку толькі верхнія 40 см або каля Месяца. Як карабля была круцёлка, яе інструменты глядзелі адначасова ва ўсіх напрамках і эфект такога пункту гледжання з’яўляецца абмежаванне паверхню дазвол прыкладна на вышыні касмічнага карабля. Лепшае дазвол дадзеных LP нейтронаў 30-40 км. У адрозненне Clementine як эксперымент радараў і наземных радараў, LP інструмент глядзеў прама на ўсю палярную цёмную вобласць Месяца.

 

Малюнак 3. Lunar Prospector нейтроннага спектрометра карты з палюсоў Месяца. Гэтыя нізкія дадзеныя паказваюць на рэзалюцыю падвышанай канцэнтрацыі вадароду на абодвух канцавоссях, яна не кажа нам выглядзе вадароду. Карта прадастаўлена D. Lawrence, Лос-Аламоскай нацыянальнай лабараторыі.

Цікава, што дадзеныя з хуткіх нейтронах выяўленыя Lunar Prospector выказаць здагадку, што верхняя паверхня абедні вадародам, аж да каля 10 см ніжэй паверхні. Такое знясіленне прапановы без сонечнага ветру, паходжання для палярных вадароду, а вадарод імплянтаваных сонечнага ветру можна было б чакаць, каб быць высокім у верхняй паверхні Месяца.

Як і варта было чакаць, вынікі LP нейтрона былі дапытаныя. Некаторыя мяркуюць, што зніжэнне нейтронаў абумоўлены прысутнасцю іншага лёгкага элемента, з шэрай прапанаваў у якасці альтэрнатывы. Тым не менш, кометного лёду вельмі багатыя і вядомы пастаянна патрапіла ў Месяц. Месяцовы серы ня рэдкае, але з’яўляецца адносна нізкім у касмічнае багацце і любы працэс, які б засяродзіцца серы ў палярных цёмных абласцях будзе таксама засяродзіць больш багатыя экстра-месяцовага вадароду. Апошняя сцвярджае, што дадзеныя LP нейтрона паказвае на нізкі, раўнамернай канцэнтрацыі не правільна, мы нічога не ведаем аб размеркаванні вадароду пад дазвол нейтроннага спектрометра (г.зн. маштабы менш, чым 30 км.)

Наземных радыёлакацыйных дадзеных. Радар быў выкарыстаны для вывучэння Месяца ў працягу многіх дзесяцігоддзяў шматлікія заўвагі, зробленыя ў ходзе падрыхтоўкі да місіі Апалон. Гэтая праца ў асноўным засяроджана на экватарыяльных рэгіёнах (мэтавыя сайты для Апалона), але затым праца была сканцэнтравана на месяцовых канцавоссях. Хоць некаторыя з сваіх ранніх работ падтрымала канцэпцыю, самыя рэзкія пярэчанні супраць прысутнасці месяцовых палярных льдоў прыйшоў з планетарным астраномам радара.

Нік Stacy адлюстроўваецца паўднёвага полюса Месяца з дапамогай тэлескопа Аресибо ў 1992 годзе кандыдацкую дысертацыі. Група Аресибо выявілі некалькі зон высокай КНР, хоць яго размеркаванне неаднастайна і перарывістым. Яны адзначылі, што некаторыя вобласці высокіх КПП адбываюцца ўнутры кратэраў, якія могуць быць пастаяннай цені (у той час, асвятленне карты палюсоў не існуе). Нягледзячы на ​​тое, сфармуляваныя ў тэрмінах адэкватна ўлічвацца, Стэйсі адзначыў, што адной высокай КПП зоны адбываецца ўнутры кратэра Шеклтон і што гэта, здаецца, працягваюць ўніз, у частцы кратэра ў цень Зямлі, па-за полем зроку страва Аресибо. Прыпісванне самых высокіх СПП блокавыя, шурпатых паверхняў, звязаных з кратэрамі, Стэйсі абаронены магчымасць таго, што некаторыя высокія месцы CPR можа быць лёд, калі яны адбыліся глыбока ўсярэдзіне пастаянна падлогі з цёмнага кратэра.

Наступныя працы групы Arecibo адышла ад гэтага асцярожна станоўчай інтэрпрэтацыі да канчатковага замацавання, што ні адна з зон з высокай CPR бачыў вакол полюса выклікана наяўнасцю лёду. Па крайняй меры, чатыры артыкулы, апублікаваныя ў перыяд паміж 1997 і 2006 гадамі яны прадставілі ўсё больш падрабязныя дадзеныя выявы, кожнае з якіх паказвае тыя ж адносіны: плямісты, высокая КНР знойдзены і ў сонечным святле раёнах і ў пастаяннай цемры. Апошні артыкул з групы Аресибо, апублікаваным у кастрычніку 2006 года шквал рэкламы (у тым ліку знерваваны прэс-рэліз, у якім адзін следчы называецца «ад дзвярэй на дэбаты” на месяцовай палярных льдоў выяўленыя радарам “закрытых”) паказвае, паўднёвы полюс Месяца ў беспрэцэдэнтная рэзалюцыя паверхні, каля 20 метраў на піксель. І зноў мы бачым высокую патч КНР у Шеклтона (мал. 4), але на гэты раз яна суправаджаецца малюнкам і аналізам іншага кратэра, Schomberger G, якая, як сцвярджаецца, маюць такое ж размеркаванне высокіх КНР у ім. Як Schomberger G знаходзіцца ў сонечным святле (і мае высокую КПП у часткі яго інтэр’еру), аўтары прыходзяць да высновы, што высокі КНР у Шеклтона аналагічным выкліканыя шурпатасцю паверхні, а не ад наяўнасці лёду ў пастаянна цёмныя вобласці кратэра.

 

 

Малюнак 4. Новы КПП картах двух палярных кратэраў (справа); жоўта-чырвоныя колеры паказваюць высокія значэнні КПП. Інтэр’ер Шеклтон (89,9 ° С, 0 °; 19 км у дыяметры) з’яўляецца пастаяннай цемры, але інтэр’ер Schomberger G (77 ° З, 8 ° E; 17 км у дыяметры), па меншай меры часткова сонечны на працягу месяцовага дня. Высокая КПП знаходзіцца ў абодвух кратэраў, але яны абодва маюць аднолькавыя прычыны? Пасля Кэмпбэл і соавт. (2006) Nature 443 | 19 кастрычнік 2006 года | DOI: 10.1038/nature05167

Як і ўсе бакі згодныя, што высокія КПП знаходзіцца ў палярных абласцях Месяца, дэбаты па тым, што гэтыя суадносіны азначае. Пазоў Arecibo група, якая заканамернасцяў размеркавання ў Schomberger G і Шеклтон адны і тыя ж (мал. 4) і, такім чынам, высокай патчы СПП ўяўляюць скальныя выхады і знаходзіцца ў межах гэтых кратэраў, а не лёд. Тым не менш, высокая CPR можа быць выклікана альбо шурпатасць або лёду; сама па сабе, высокі КНР не з’яўляецца адназначна дыягностыкі альбо (мал. 2). Я сцвярджаю, што з-за яго не-унікальная прырода, высокія КНР у Шеклтона можа быць лёд, так блізка, як можна вызначыць, высокая патч КПП адбываецца ў зоне пастаяннай цемры.

Чаму нават забаўляць гэта паняцце? У рэшце рэшт, калі лёд няўстойліва на любую частку Месяца, якая бачыць сонечнага святла, ці не азначае гэта, што высокія CPR тут паказвае шурпатасці, а не лёд? На самай справе, падобныя адносіны бачныя на планеце Меркурый (мал. 5). Палярнай асаблівасці Меркурыя былі першапачаткова выяўленыя Muhleman Дзьюі і яго калегі з Каліфарнійскага тэхналагічнага інстытута, выкарыстоўваючы вельмі нізкі дазвол, глабальныя вобразы дыскаў. Хоць гэтыя выявы паказваюць вядомыя зоне высокай КПП паблізу паўночнага полюса Меркурыя (мал. 5), яны таксама паказваюць высокую зоны КНР у сярэдніх шыротах і экватарыяльных рэгіёнах. Інтэрпрэтацыі аўтараў гэтай працы было тое, што два механізму атрымання высокіх КПП на Меркурыі, у раёне экватара, шурпатасць паверхні павінна быць прычынай высокай КПП, але на канцавоссях, вадзянога лёду ў пастаяннай цені не маглі выключыць (напрыклад, Месяц , полюс Меркурыя па нармалі да плоскасці яе арбіты вакол Сонца). Такім чынам, два механізму рассейвання былі выкліканыя. У прынцыпе, няма ніякай прычыны, чаму такое стаўленне не будзе таксама адбывацца на нашай Месяцы. У такім выпадку, высокае CPR можа быць выклікана як шурпатасцю і лёду. Калі пляма знаходзіцца ў сонечным святле, яна павінна быць шурпатасць паверхні, але калі ён знаходзіцца ў сталай цемры, лёд не можа быць выключаная.

 

Малюнак 5. Высокая вобласці КПП на планеце Меркурый. Адкрыццё палярнага лёду на Меркурыі (Muhleman і супрацоўнікі, 1992) ашаламіў большасць планетарных навукоўцаў. Малюнак адкрыцця (злева) паказвае паўночнай палярнай дэпазітаў (чырвоны) на вяршыні, але і паказваюць высокія зоны КПП паблізу экватара і ў сярэдніх шыротах. Такія суадносіны паказвае па крайняй меры, два розных высокіх CPR-стварэнне механізмаў. Малюнак злева ад NRAO, Muhleman, 1992; права паўночнай палярнай малюнак ад Harmon, NAIC 2000 года.

Яна ўзяла на сябе група Arecibo, што размеркаванне высокіх КНР на працягу двух кратэраў Шеклтон і Schomberger G ідэнтычныя. Як Schomberger G знаходзіцца ў частковай сонечнага святла, высокай CPR бачылі ў ім не можа быць выклікана лёду. Як планетарны геолаг, я не бачу істотных адрозненняў у размеркаванні КПП у двух кратэраў (мал. 4.) У Schomberger G, высокая КПП знаходзіцца як квазі-бесперапынным верхні “пласт”, з памяншэннем значэння CPR глыбей ў кратэр. У Шеклтон, на верхняй сценцы кратэра з’яўляецца складанай і высокай разрыўной КПП; вялікія зоны высокай CPR ўнутры кратэра каля 8 гадзін (мал. 4) пачынаецца ніжэй боку, але працягваецца ўніз ў кратэр, знікаючы ў цені выкліканай Зямля-Месяц геаметрыі. Я пакідаю чытачу вырашыць для сябе, ці варта размеркаванне высокіх КПП ідэнтычныя ў гэтых двух кратэраў. Усе вантробы Шеклтон знаходзіцца ў пастаяннай цемры, абаронена ад сонечных прамянёў і былі бесперапынна на працягу па меншай меры апошніх 2 млрд. гадоў. Такім чынам, у тэорыі, лёду могуць назапашвацца ў ім.

Такім чынам, тры набору дадзеных існуе, кожны з якіх унікальны, аб магчымасці месяцовых палярных льдоў. Але тое, што яны кажуць нам?

Сінтэз: Best здагадка аб палярным лятучыя

Няма ні аднаго доказу для лёду месяцовага з’яўляецца вырашальным, але я думаю, што важкіх доказаў паказвае, што існуе вадзянога лёду ў пастаянна прыцемненых участкаў паблізу палюсоў. Тым не менш, яго паходжанне і працэсы, звязаныя з яго адклад не ясныя. Лёд можа быць кометной, метэарытнага, або сонечным ветрам паходжання; кожнага рэжыму будзе мець цікавыя наступствы для яго складу. Калі ў асноўным з кометного паходжання, іншыя лятучыя віды выдатная ўтыліта таксама можа прысутнічаць, такія як аміяк (NH3), метану (CH4), а таксама розныя арганічныя рэчывы. Азот з’яўляецца асабліва карысным у падтрымцы чалавечага жыцця, як для дыхання паветра і для сельскай гаспадаркі. Якім бы ні была крыніца, палярных льдоў з’яўляецца карысным рэсурсам для будучых месяцовых жыхароў.

Шмат што застаецца незразумелым, пра прыроду лёд на Месяцы. Кошты адкладаў палярных льдоў і наступстваў для сваёй фізічнай прыродзе невядомыя. Мы можам, аднак, зрабіць некаторыя высновы з дадзеных у руцэ. Ice радовішча ахоплівае меншасць палярнай мясцовасці і канцэнтрацыі яна можа вар’іравацца ў шырокіх межах на невялікай плошчы, што прыводзіць да вельмі неаднастайная радовішча. Гэтая здагадка можна меркаваць па неаднародным размеркаваннем высокія месцы КНР у наземных радыёлакацыйных дадзеных (не ўсе з якіх выкліканыя лёду;. Глядзіце профіль вышэй) канцэнтрацыі і размеркавання лёду невядомая, але калі вельмі неаднастайная як гэта было прапанавана , дэпазіты могуць лакальна пакрываюць ад 10-50% дадзенага патча цёмныя вобласці. Індывідуальныя органаў у пастку лёд можа быць на парадак метраў да дзясяткаў метраў, як гэта было прапанавана плямісты ступені высакагорных раёнах КНР бачылі ў палярнай цемры.

Ад хуткіх нейтронах дадзеных Lunar Prospector, верхняя 10 см або каля таго палярных цёмныя вобласці будуць вычарпаныя ў вадародзе. Радыёлакацыйныя дадзеныя дазваляюць выказаць здагадку, аб’ём рассейвання на глыбіні каля некалькіх дзесяткаў даўжынь хваль S-дыяпазоне радара (~ 13 см). Такім чынам, лёду адбываецца паміж глыбінёй 10 см і 2-3 метраў. Ад нашых сённяшніх уяўленняў аб стварэнні, абароту і эвалюцыі месяцовага грунта, лёду, верагодна, не «чыста», але змяшчае забруджвальных рэчываў і цвёрдых уключэнняў рознай канцэнтрацыі. Хоць вада і лёд будуць дамінаваць дэпазіту, іншыя дробныя віды кометного паходжання могуць прысутнічаць у колькасцях карысна. Рэльеф рэгіёну месяцовага высакагор’я (знаходзіцца на абодвух канцавоссях месяцовага) можа быць вельмі трывалы, з мясцовымі схілах больш за 30 градусаў. Аднак, як паказалі Апалон-16 пасадачная пляцоўка нагор’я, такіх абласцей можа быць прадметам перамоваў дастаткова добра, калі правільны шлях абраных.

Ну і што?

Вадзянік лёд на Месяцы робіць якія жывуць там прасцей, танней, і, такім чынам, больш верагодным. Сонечны вецер вадарод сустракаецца паўсюдна на Месяцы, але ў знікаюча малых колькасцях. Лёд на канцавоссях з’яўляецца канцэнтраваным крыніцай як вадарод і кісларод – два рэчывы, жыццёва важныя для падтрымкі жыцця чалавека і стварэнне касмічнай інфраструктуры транспарту. Мы можам атрымаць тое, што нам трэба з экватарыяльнай реголита, але гэта нашмат складаней і больш энергаёмістыя, чым на канцавоссях. Выманне сонечнага ветру вадароду патрабуе награвання глебы да прыкладна 700 ° C, пасля чаго 90% Адсарбаваны газу выдаляюць. У адрозненне ад ледзянога реголита награваецца прыкладна да 100 ° C вылучае ваду, як лёгка збіраць і захоўваць газ. У разліку на адзінку масы, яна займае прыкладна на два парадку менш энергіі для вымання вадароду з ледзяных палярных реголита, чым гэта робіць шляхам абпалу грунту на экватары.

Нягледзячы на ​​палярныя льды важна, гэта не з’яўляецца абавязковым патрабаваннем, каб паспяхова жыць і працаваць на Месяцы. Палюсоў Месяца, перш за ўсё, прывабная з-за амаль сталага сонечнага святла знаходзяцца ў некалькіх абласцях. Такое асвятленне з’яўляецца значным з двух пунктаў гледжання. Па-першае, ён забяспечвае пастаянны крыніца чыстай энергіі і дазваляе людзям жыць на Месяцы без таго, каб выжыць у двух-тыднёвы (14 дзень) месячная ноч адчуў на экватары і на сярэдніх шыротах. Па-другое, таму, што гэтыя вобласці асветленая сонцам пры слізгальных кутах падзення, паверхня ніколі не бывае вельмі горача або вельмі холадна. Sunlit раёнах паблізу палюсоў дабраякасных цеплавой асяроддзя, паводле ацэнак, тэмпература каля -50 ° ± 10 ° C. Маючы вады каля гэтых месцах будзе велізарны бонус. Найбольш важкім чыннікам, каб перайсці да канцавоссяў, каб вырашыць праблему выжывання пашыраны месяцовыя суткі – задача, якая, у большасці іншых месцаў на Месяцы, верагодна, трэба будзе траціць мільярды даляраў для ядзернага рэактара.

Навука з’яўляецца недасканалым працэсам. У любы дадзены момант часу, мы маем абмежаваныя дадзеныя менш чым аптымальнага якасці і амаль заўсёды недасканала ці не цалкам зразумелыя. Наша інфармацыя на месяцовых палярных льдоў абмежаваны як у дачыненні якасці і колькасці. Ні адно пытанне ў сучаснай навуцы “вырашыць” і наяўнасць “кансэнсус”, а карысная канцэпцыя ў маркетынгу і палітыцы, не мае рэальнага значэння праўдзівасьці ці памылковасьці навуковых пытанняў. Шлях Сусвету разам узятыя, і працуе цалкам незалежна ад калектыўнага меркавання экспертаў.

Каб адказаць на пытанне месяцовых палярных льдоў, нам трэба больш і лепш дадзеных. Мы павінны спачатку старанна карту палярных радовішчаў з месяцовай арбіты. Індыя рыхтуецца да запуску сваёй першай місіі на Месяц, Чандраян-1, у пачатку 2008 года. Я на каманду, якая будзе будаваць і купляць інструмент радараў на гэтую місію. Гэты радар будзе адлюстроўваць абодва полюса выкарыстаннем рэвалюцыйнай архітэктурай апрацоўкі, што дазваляе нам адрозніваць раёнах з высокай КНР выклікана шурпатасці і тыя, выкліканыя наяўнасцю лёду. Нават больш прасунуты радар будзе на ЗША Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) місію ў канцы 2008 года, адлюстраванне ў двух дыяпазонах частот (патэнцыйна адметнай шурпатасці ад лёду) і ў высокім дазволе, паказваючы ўчасткі лёду памерам да 20 метраў у папярочніку. Чандраян будзе сістэматычна карту палярных рэгіёнаў у умераным дазволам (75 м / піксель.) На наступным місіі LRO, мы атрымаем высокі ахоп рэзалюцыі (10 м / піксель) на некалькіх даўжынях хваль перспектыўных мэт ўбачыць у гэтых дадзеных. Так як гэтыя дзве місіі перакрываюцца і выведзе на арбіту Месяца ў той жа час, мы можам выкарыстоўваць абодва прылады на два касмічных карабля, каб зрабіць бистатической малюнка палярных радовішчаў; такі рэжым працы можна назіраць рассейванне на фазавы кут (калі глядзець на CBOE Эфект, добры Дыскрымінатар паміж лёдам і шурпатасці). Разам гэтыя місіі будуць супастаўленыя ступені і размеркавання анамальнага матэрыялу ў палярных абласцях Месяца.

Ключавым перавагай арбітальных адлюстраванне здольнасць глядзець ва ўсе месцы пастаяннага цемры. У нядаўняй артыкуле ў Scientific American (“Радар выявы не выявіць лёд на палякаў Месяцовы”, Кастрычнік 2006 года), Дон Кэмпбэл з Корнельского універсітэта, частка каманды Аресибо, адзначае, што LRO месяцовыя арбітальныя апараты і Чандраян “будзе лепш бачыць палярнай мясцовасці, чым мы можам з Зямлі “.

Касмічны апарат LRO будзе несці іншыя інструменты, у тым ліку цеплавой супастаўлення для вызначэння тэмпературы цёмных абласцей, лазерны вышынямер для вымярэння тапаграфіі палюсоў (неабходныя, каб зрабіць канчатковыя карты сонечнага святла і цемры) і іншых інструментаў, прызначаных для апісання навакольнага асяроддзя і адкладаў палярных рэгіёнах. Акрамя таго, іншыя краіны (уключаючы Кітай і Японію) ляцяць месяцовых арбітальных апаратаў правядзенне розных адлюстраванне інструментаў. Месяц, калісьці самы дрэнна адлюстроўваецца цела ў Сонечнай сістэме, падобна, гатовы стаць найбольш старанна азначыў і выдалена вывучаецца аб’ект у гісторыі чалавецтва.

Наступным крокам з’яўляецца крытычнай. Пасля палярных радовішчаў былі супастаўленыя з арбіты, мы павінны прызямліцца на перспектыўныя мэты і вымярэння лятучых рэчываў у глебе. Як апісана вышэй, нягледзячы ні на што высокае якасць даных дыстанцыйнага зандзіравання атрымліваем, заўсёды ёсць нявызначанасць у інтэрпрэтацыі даных дыстанцыйнага зандзіравання. Мы павінны мець зямлю праўды. Увайшоўшы ў палярнай цемры, капаць глебу, і вымярэння, што там будзе, нарэшце, адказаць, у пэўным чынам, не дае спакою пытанне, які мы пачалі з: Ці ёсць лёд на Месяцы?

Пасля першай шлюпцы, мы павінны абследаванне патэнцыйных перспектыў здабычы, карту размеркавання лёду на невялікіх, лакальных маштабах (сотні метраў), і паэксперыментаваць з рознымі метадамі здабычы, тэхналогіі сепарацыі вады і рэсурсаў апрацоўкі і захоўвання тэхнікі. Мэтай месяцовай выкарыстання рэсурсаў з’яўляюцца складанымі, але значны вопыт можна запазычыць з невялікага робата спушчальных апаратаў да прыбыцця людзей. Праграма робата місіі можа забяспечыць крытычную стратэгічную інфармацыю, а таксама атрымаць досвед працы і забеспячэння вехі для чалавека месяцовага вяртання.

Месяц не з’яўляецца варожым, пустой пароды ў прасторы – гэта прыступка чалавецтва ў Сонечнай сістэме. Канцавоссях Месяца запрашаюць «аазісы» для людзей у пустыні калязямной касмічнай прасторы.

Каб жыць там і ў пунктах прызначэння за яго межамі, мы павінны вызначыць рэсурсы, якія будуць падтрымліваць чалавечае жыццё і магчымасць стварэння новай інфраструктуры касмічныя.

Paul D. Spudis з’яўляецца планетарны вучоны ў лабараторыі прыкладной фізікі, Laurel MD. Ён быў членам каманды Clementine навук у 1994 годзе. У 2004 годзе быў сябрам Камісіі пры Прэзідэнце РФ па рэалізацыі палітыкі ЗША Асваенне космасу і была прадстаўлена NASA выбітных грамадскіх медаль за службу для гэтай працы. Ён з’яўляецца лаўрэатам 2006 Кішэнны лектараў ў астранаўтыкі, узнагароджаны Амерыканскім інстытутам аэранаўтыкі і астранаўтыкі. Ён з’яўляецца аўтарам або суаўтарам больш за 150 навуковых прац і чатырох кніг, у тым ліку і будучая Месяц, кнігі для шырокай публікі ў бібліятэцы Смитсоновского інстытута ў Сонечнай сістэме серыі, Клементіна атлас Месяца (з Бэн Бас ), апублікаванай у 2005 годзе, Cambridge University Press, і Moonwake: The Frontier Месяцовы (з Эн Spudis), прыгодніцкі раман для моладзі пра жыццё ў базу на Месяцы. Яго вэб-сайт можна знайсці па адрасе: http://www.spudislunarresources.com/index.htm і яго блог знаходзіцца па адрасе: http://blogs.airspacemag.com/moon/

Comments are closed