Een nieuwe studie wijst erop dat het methaanstaartgas dat vrijkomt tijdens het ontstekings- en landingsproces van toekomstige maanlandingsmissies zich in zeer korte tijd kan verspreiden naar de koudste en meest wetenschappelijk waardevolle permanente schaduwgebieden aan de maanpolen, waardoor chemische aanwijzingen met betrekking tot de oorsprong van het leven op aarde die daar al miljarden jaren bewaard zijn gebleven, kunnen worden ‘besmet’. Modellen laten zien dat het minder dan twee synodische maanden duurt voordat methaanmoleculen van de ene pool naar de andere springen, en ongeveer de helft ervan zal uiteindelijk worden afgezet in de koude depressies aan de polen, direct vermengd met oude ijslagen die worden beschouwd als de 'oorspronkelijke chemische archieven'.
De studie, gepubliceerd in de Journal of Geophysical Research: Planets en geleid door Silvio Sinibaldi, planetair beschermingsfunctionaris van de European Space Agency (ESA) en natuurkundige Francesca Paiva, concentreert zich op een kernvraag: terwijl overheden, commerciële bedrijven en verschillende organisaties een nieuwe golf van maanlandingen lanceren, of menselijke activiteiten onbedoeld belangrijk bewijsmateriaal over de oorsprong van het leven op de maan herschrijven of zelfs uitwissen. Het onderzoeksteam is van mening dat bij het formuleren van het maanmissieplan “bescherming van het maanmilieu en wetenschappelijke archieven” moet worden opgenomen in de reikwijdte van planetaire bescherming, anders kan een grote hoeveelheid waardevolle originele informatie in de komende decennia door de mens zelf worden “bedekt”.
De wetenschappelijke gemeenschap heeft altijd groot belang gehecht aan de permanente schaduwgebieden aan de polen van de maan. Er wordt aangenomen dat deze inslagkraters, die het hele jaar door beschermd zijn tegen direct zonlicht, ijs en organisch materiaal bevatten dat miljarden jaren geleden is aangevoerd door de inslagen van kometen en asteroïden. Daartoe behoren mogelijk ‘prebiotische organische moleculen’, dat wil zeggen chemicaliën die onder de juiste omstandigheden kunnen evolueren tot de vroegste bouwstenen van het leven. Omdat geologische activiteiten op lange termijn en erosie op aarde dergelijke oude chemische gegevens bijna hebben uitgewist, zijn deze extreem koude gebieden op de maan natuurlijke laboratoria geworden voor het traceren van het chemische begin van het leven. Eenmaal vermengd met moderne uitlaatgascomponenten kunnen de oorspronkelijk extreem zwakke en kostbare signalen verdoezeld worden.
Om het risico op besmetting te beoordelen, bouwden Paiva en zijn collega's een uiterst nauwkeurig numeriek model, waarbij ze de maanlander "Argonaut" van de European Space Agency als case study namen, om het migratie- en afzettingsgedrag van methaan, de belangrijkste organische component in de uitlaatgassen, op het maanoppervlak te simuleren toen het op de zuidpool van de maan landde. Anders dan eerdere studies over de migratie van watermoleculen, houdt dit model voor het eerst systematisch rekening met de beweging van organische moleculen in de ultradunne omgeving van de maan. Het houdt ook rekening met de effecten van zonnewind, ultraviolette straling en andere factoren op de distributie en levensduur van methaan, waardoor het dichter bij het daadwerkelijke missiescenario ligt.
Simulatieresultaten laten zien dat de methaanmoleculen die vrijkomen tijdens de landingstrap ballistisch over het maanoppervlak zullen vliegen als "stuiterende ballen", met vrijwel geen atmosferische weerstand en alleen onder invloed van de zwaartekracht naar de grond zullen springen om een enorme afstand te overbruggen. Onder de afwisselende effecten van opwarming door zonlicht en afkoeling door schaduw kunnen deze moleculen in minder dan twee synodische maanden van de Zuidpool naar de Noordpool ‘springen’, en in ongeveer zeven synodische maanden (equivalent aan bijna zeven maanden op aarde) zit meer dan de helft van het staartgas methaan ‘koud gevangen’ in de lagetemperatuurgebieden van de twee polen, waarvan ongeveer 42% wordt afgezet op Antarctica en 12% op de Noordpool.
Wat de onderzoekers verraste was de tijdschaal van het proces: in slechts ongeveer een week (op de schaal van een maandag) kunnen moleculen zich wereldwijd van pool tot pool verspreiden, wat betekent dat er maar weinig landingsplaatsen zijn die volledig veilig zijn en vrij van externe besmetting. Paiva wees erop dat methaanmoleculen op het bijna vacuüm maanoppervlak niet zo vaak botsen en verspreiden als in de atmosfeer van de aarde. In plaats daarvan worden ze verwarmd in het zonverlichte gebied, afgekoeld in het schaduwrijke gebied en geleidelijk opgevangen langs een eenvoudig parabolisch traject, waardoor 'elke landing een input van exogene materie in de hele maanomgeving wordt'.
De studie is echter ook van mening dat mensen nog steeds enige ruimte hebben om deze trend te vertragen. Door bijvoorbeeld voorrang te geven aan koelere landingsgebieden kan het uitlaatgas tot op zekere hoogte worden beperkt tot een kleiner bereik, of door de uitstoot van organische verontreinigende stoffen door verbranding te verminderen door middel van missieontwerp. Eén idee van Sinibaldi is dat we ons in de toekomst kunnen concentreren op het bestuderen van de vraag of uitlaatgasmoleculen alleen op het oppervlak van de permanent in de schaduw liggende ijslaag worden afgezet zonder diep het binnenland in te gaan. Als kan worden bevestigd dat de ‘besmettingslaag’ alleen het oppervlak bedekt, kan wetenschappelijke detectie de interferentie van menselijke activiteiten omzeilen door diepere monsters te boren.
Beide onderzoekers benadrukten de noodzaak van een systematische beoordeling van het gedrag van verschillende klassen moleculen, niet alleen van methaan, ondersteund door meer modellen en toekomstige veldmetingen. Paiva is van plan andere potentiële bronnen van besmetting van het lichaam van het ruimtevaartuig verder te onderzoeken, zoals moleculen die vrijkomen uit materialen zoals verf en rubber. Deze componenten kunnen ook door kou in de poolgebieden worden vastgehouden, wat extra ruis met zich meebrengt bij de analyse van origineel organisch materiaal.
Op aarde hebben mensen speciale regels opgesteld om vervuiling en overexploitatie in gebieden als Antarctica en nationale parken te voorkomen, en onderzoekers zijn van mening dat de wetenschappelijke en ecologische waarde van de maan niet minder waardevol is dan deze beschermde gebieden. Sinibaldi riep op om soortgelijke beschermingsideeën zo vroeg mogelijk in de maanlandingsplanning te introduceren, en om de komende missies uit te rusten met de nodige monitoringinstrumenten om "het model te controleren tijdens het verkennen". Anders kunnen mensen onbedoeld de ‘archieven van de oorsprong van het leven’ van de maan wissen voordat ze ze echt begrijpen.
Samengesteld uit /ScitechDaily