Wetenschappers van de Universiteit van Hawaï hebben ontdekt dat elektronen uit het plasmavel van de aarde de verwering van de maan beïnvloeden en kunnen bijdragen aan de vorming van water. Deze ontdekking verdiept ons begrip van de relatie tussen de aarde en de maan en biedt mogelijkheden voor toekomstig onderzoek.
Een team van onderzoekers onder leiding van planetaire wetenschappers van de Universiteit van Hawaï in Manoa heeft ontdekt dat hoogenergetische elektronen in het plasmavel van de aarde bijdragen aan het verweringsproces op het maanoppervlak en, belangrijker nog, deze elektronen kunnen bijdragen aan de vorming van water op het maanoppervlak. Het onderzoek werd op 14 september gepubliceerd in het tijdschrift Nature Astronomy.
Het begrijpen van de concentratie en distributie van water op de maan is van cruciaal belang voor het begrijpen van de vorming en evolutie van de maan en het leveren van watervoorraden voor toekomstige menselijke verkenningen. De nieuwe ontdekking helpt ook bij het verklaren van de oorsprong van waterijs dat eerder werd aangetroffen in de permanent beschaduwde gebieden van de maan.
Vanwege het magnetisme van de aarde is er een krachtveld rond de aarde, de magnetosfeer genaamd, dat de aarde beschermt tegen ruimteverwering en schadelijke straling van de zon. De zonnewind duwt en hervormt de magnetosfeer en vormt een lange staart aan de nachtzijde. Het plasmavel in de magnetostaart is een gebied dat bestaat uit hoogenergetische elektronen en ionen, die afkomstig kunnen zijn van de aarde en de zonnewind.
Voorheen hebben wetenschappers zich vooral geconcentreerd op de rol van hoogenergetische ionen in de ruimteverwering van de maan en andere luchtloze lichamen. De zonnewind, bestaande uit hoogenergetische deeltjes zoals protonen, bombardeert het maanoppervlak en wordt beschouwd als een van de belangrijkste manieren waarop water zich op de maan vormt.
Shuai Li, een universitair onderzoeker aan de School of Ocean and Earth Science and Technology (SOEST) van de Mānoa Universiteit, heeft eerder aangetoond dat zuurstof in de magnetostaart van de aarde het ijzer in de poolgebieden van de maan aantast.
"Dit biedt een natuurlijk laboratorium voor het bestuderen van de vorming van water op het maanoppervlak." Wanneer de maan zich buiten de magnetotail bevindt, wordt het maanoppervlak gebombardeerd door de zonnewind. Binnen de magnetostaart, waar zich vrijwel geen protonen van de zonnewind bevinden, zal de watervorming naar verwachting tot bijna nul afnemen.
Li en co-auteurs analyseerden teledetectiegegevens verzameld door het Indiase Moon Mineralogy Mapper-instrument tussen 2008 en 2009. Ze beoordeelden veranderingen in de watervorming terwijl de maan door de magnetotail van de aarde passeerde, waartoe ook de plasmaplaat behoort.
“Tot mijn verbazing lieten teledetectiewaarnemingen zien dat de vorming van water in de magnetostaart van de aarde bijna hetzelfde is als wanneer de maan zich buiten de magnetostaart van de aarde bevindt”, zegt Li. ‘Dit suggereert dat er mogelijk andere watervormingsprocessen of nieuwe waterbronnen in de magnetotail zijn die niet direct verband houden met de implantatie van protonen uit de zonnewind. Met name de straling van hoogenergetische elektronen vertoont vergelijkbare effecten als protonen uit de zonnewind. Deze ontdekking en mijn eerdere ontdekking van roestige maanpolen suggereren dat Moeder Aarde op veel niet-herkende manieren nauw verbonden is met de maan.’
In toekomstig onderzoek hoopt Li deel te nemen aan maanmissies via NASA's Artemis-programma om de plasmaomgeving en het watergehalte op het pooloppervlak van de maan te monitoren terwijl de maan zich in verschillende stadia van zijn reis door de magnetotail van de aarde bevindt.