Egyre közelebb jutunk ahhoz, hogy emberes bázis működjön a Holdon

Kutatók szerint épp itt az ideje, hogy új korszakot jelöljünk ki a Hold történelmében: a holdi antropocént. Antropológusok és geológusok úgy vélik, hogy el kell ismernünk: az emberiség vált a holdi környezet formálójává, ez az időszak pedig 1959-ben kezdődött, amikor a Szovjetunió első pilóta nélküli űrszondája, a Luna–2 leszállt az égitestre.

Valóban igaz, hogy a Hold népszerű célpontja az űrkutatásnak: már több mint 140 misszió indult az égitesthez, ezek közül kevés ért célba, és még kevesebb landolt a felszínén. Jelenleg öt aktív szonda működik a Hold körüli pályán és három a felszínen, és egy misszió tervez a közeljövőben Hold körüli pályára, legalább kettő pedig elérni a felszínt.

A következő években emberi misszió is készül a Holdra, ugyanis egyre vonzóbb célpont arra, hogy a távolabbi űrmissziók indítópályája legyen, és tervben van egy holdbázis kiépítése is a távolabbi jövőben. Nem csoda, hogy egyre több csoport foglalkozik holdkutatással, és az sem, hogy ennek hatására egyre több minden derül ki a történetéről, geológiai és légköri adottságairól, és arról is, hogy milyen különböző erőforrások lehetnek a felszínén és a felszíne alatt, amelyek a későbbi holdlakóknak hasznosak lehetnek.

Egyre többet tudunk meg arról, hogyan született a Hold

Arról, hogy a Hold tulajdonképpen hogyan alakult ki, sokáig csak különböző elméletek születtek, mára viszont nagyjából konszenzus alakult ki róla. Egy friss kutatás azonban némiképp árnyalja az elfogadott keletkezési modellt.

A jelenlegi elmélet szerint a Hold körülbelül 4,5 milliárd évvel ezelőtt keletkezett, nem sokkal a Naprendszer születése után, és a korai Föld és a Theia nevű protobolygó ütközéséből alakult ki. A becsapódás törmeléket juttatott a Föld körüli pályára, amelynek a darabjai végül összeálltak, és létrehozták a Holdat. Az újonnan képződött égitest a következő évmilliárdok alatt lassan eltávolodott a Földtől. Rengeteg bizonyíték támasztja alá ezt az elméletet, elsősorban a Föld köpenyének és a Hold kőzeteinek hasonló összetétele.

4,2 milliárd évvel ezelőtt aztán gyakorlatilag „kifordult” a Hold felszíne, az Arizonai Egyetem kutatói pedig azt mondják, meg is fejtették, hogyan. Az Apollo-programban gyűjtött kőzetminták vizsgálata során kimutatták, hogy a Hold kialakulása egy csillagászati léptékkel mérve gyors folyamat volt. Kezdetben az egész égitestet magmaóceán borította. Ez az óceán később kihűlt és megszilárdult, kialakultak a Hold külső rétegei, például a köpenye és a kérge, a belső rétegek azonban még elég képlékenyek maradtak. Ebben az időszakban a magmaóceán utolsó maradványai sűrű anyagokká, például ilmenitté kristályosodtak ki, amely egy vasban és titánban gazdag ásvány. Mivel ezek sűrűbbek voltak, mint az alattuk lévő köpeny, keletkezésük után lesüllyedhettek a Hold felszíne alá. Így a Hold korábbi felszínrétegei felcserélődtek, a felszín „kifordult”. Ez az elmélet segíthet megmagyarázni azt, hogy a Holdról hozott kőzetminták egy részében miért található meglepően nagy mennyiségű titán.

Fontos friss felfedezés a grafén jelenléte: kínai kutatók természetes módon képződött grafénpelyheket fedeztek fel a holdi talajmintákban, amelyek fényt deríthetnek a Hold kialakulását körülvevő tisztázatlan részletekre. A mintákat 2020-ban gyűjtötte a Holdról a Csang-o–5 szonda.

A grafén a szén egy nanoszerkezetű allotrop módosulata, egy egyetlen atom vastagságú grafitréteg, melyet méhsejtrácsos elrendezésben álló szénatomok alkotnak. Először 2004-ben fedezte fel Andre Geim és Konstantin Novoszelov, 2010-ben meg is kapták érte a fizikai Nobel-díjat. Az anyag az elektronikában, az energiatárolásban, szenzorokban és a biomedicinában jelenthet igazán nagy előrelépést.

De mit mondhat el ez a Hold keletkezéséről? Míg a Hold összetétele hasonló a Földéhez, a NASA Apollo-küldetései által visszahozott mintákból kiderült, hogy az égitesten viszonylag kevés az illékony elem, így a szén is. A tudósok korábban azt feltételezték, hogy a Föld és a Theia ütközése által keltett hő hatására az illékony elemek elpárologtak, és egy szénszegény égitestet hagytak maguk után. A Csang-o–5 mintáiból kinyert új adatok, valamint azok a megfigyelések, amelyek a Holdból kiáramló szénion-áramot észlelték, azt jelzik, hogy

a Holdon igenis van szén. Ez megkérdőjelezi az ütközéses elmélet körüli konszenzust.

A kínai kutatók most kettő-hét réteg vastagságú grafénpelyheket azonosítottak a holdi talajmintákban. Ezenkívül vastartalmú vegyületet is találtak a minta azon részein, ahol szenet is. Ez azért érdekes, mert a Holdon található vastartalmú ásványok, mint az olivin és a piroxén, szerepet játszhattak a szén átalakulásában grafénné. Vulkáni tevékenység, napszél vagy a meteoritok becsapódása biztosíthatta a szükséges energiát ehhez a folyamathoz.

Amerikai kutatóknak arra is sikerült rájönniük, hogy mik lehetnek tulajdonképpen azok a holdörvényeknek nevezett felszíni formák, amelyek akár egy kisebb teleszkóppal is megfigyelhetők a Hold felszínén. A fényes, akár több száz kilométeres objektumok összetételét eddig nem sikerült megállapítani, a Saint Louis-i Washington Egyetem kutatói viszont most úgy gondolják, megfejtették a rejtélyt: mágneses kőzetekről lehet szó, amelyek eltérítik vagy visszairányítják a Holdat folyamatosan bombázó napszélrészecskéket. Helyettük a közeli sziklák kapják a találatot, amelyek idővel elsötétülnek az ütközések okozta kémiai reakciók következtében, miközben az örvények világos színűek maradnak.

A Hold légköréről is sikerült nemrég fontos új kutatási eredményeket elérni: kiderült, hogy a gyenge atmoszférának mekkora részéért felelősek az azt bombázó meteoritok, és mekkoráért a napszél okozta porlasztás. Az már korábban is ismert volt, hogy a Hold légköre folyamatosan visszapótlódik, a részecskéi pedig ugyanígy folyamatosan vesznek el a világűrbe, elsősorban a Hold gyenge gravitációja miatt, vagy a Hold felszínén rekednek. A nap ultraibolya fotonjai az utóbbiakat újra felszabadíthatják, de a kutatók szerint a légkör feltöltése a Hold ásványaiból felszabaduló atomokon múlik – akár meteoritbecsapódások által okozott párologtatás, akár napszélporlasztás révén. Utóbbi folyamat során a Napból érkező töltött részecskék a Holdba csapódnak, és atomok kilökődését eredményezik. Az MIT kutatói az Apollo-missziók által visszahozott kőzetminták elemzéséből arra a következtetésre jutottak, hogy mindkét folyamat szerepet játszik a Hold légkörének fennmaradásában: 70 százalékban a meteoritok a felelősek, 30 százalékban pedig a napszél porlasztó hatása.

Egyre közelebb jutunk az emberes holdbázishoz

A Nyugat-ontariói Egyetem posztdoktori munkatársának új kutatása szerint a Hold felszínét alkotó korai holdkéreg több mint négymilliárd évvel ezelőtt jelentős víztartalommal rendelkezett, ami ellentmond a korábbi elméleteknek. Tara Hayden egy Holdról származó meteoritot vizsgált, amikor először azonosította az ásványi apatitot (a leggyakoribb foszfátot) a korai holdkéreg mintájában.

Első alkalommal sikerült vízmolekulát is találni holdkőzetben: a Csang-o–5 által gyűjtött mintákat elemezve kínai tudósok az ásványokkal együtt vizet is találtak. A víz jelenléte a Holdon önmagában nem újdonság: korábban találtak például jeget az égitest poláris régióinál található kráterekben, és amerikai és indiai szondák is szúrtak már ki olyan területeket a felszínen, amelyek vizet rejthetnek. Sőt, kínai tudósok tavaly üveggyöngyszerű formációkban rekedt vizet találtak a Holdon.

Ami különleges a mostani felfedezésben, az az, hogy most először sikerült vizet molekuláris, vagyis H₂O formában találni. Ami pedig még fontosabb: a Hold egy olyan részéből nyerték ki, ahol korábban azt hitték, hogy a víz ilyen formában nem létezhet.

A molekulákat egy nagyjából emberi hajszál szélességű, prizmás, lemezszerű, átlátszó kristályban találták meg. Ez az ásvány eddig ismeretlen volt a tudomány előtt, ULM–1 névre keresztelték, és megállapították, hogy 41 százalékban tartalmaz vizet, és ammónia is található benne, amely stabilan tartja a vízmolekulákat a holdi erőteljes hőmérsékleti ingadozások ellenére is.

Az ammónia egyébként még egy fontos felfedezés a mintában: potenciálisan rakéta-üzemanyag alapanyagaként szolgálhat majd a Holdon. Az emberes űrmissziók és a jövőbeli holdbázis kulcsfontosságú eleme ugyanis az, hogy minél kevesebb mindent kelljen a Földről elvinniük az űrhajósoknak, és minél több mindent tudjanak felhasználni a helyi erőforrások közül. A víz és az ammónia pedig ebből a szempontból igazi kincsnek számít.

Ugyanígy hasznos lehet az is, hogy hidrogént is találtak a holdi kőzetmintákban. Az amerikai haditengerészeti kutatólaboratórium tudósai szerint ez létfontosságú erőforrást jelenthet a jövőbeli holdbázisoknak és nagyobb távolságú, a Holdról induló űrmisszióknak. Ez volt az első alkalom, hogy sikerült hidrogént felfedezni a holdi kőzetekben.

Az emberes holdmissziók egy fontos kérdése, hogy az űrhajósok hol tudnak majd napokat, heteket, hónapokat eltölteni az égitesten úgy, hogy ne legyen rájuk veszélyes a magas sugárzás vagy a hőmérsékleti ingadozás. Előbbi megoldására erős jelöltek a Holdon található kráterek vagy barlangok, utóbbiakból most tudósoknak sikerült egyet felfedezniük. A legalább száz méter mély vájat ideális hely lehet az űrhajósoknak, hogy állandó bázist építsenek az égitesten.

Tudósok körülbelül ötven évvel ezelőtt fedezték fel először, hogy valószínűleg barlangok lehetnek a Holdon. Aztán 2010-ben a Lunar Reconnaissance Orbiter nevű szonda képeket készített azokról a gödrökről, amelyekről a tudósok úgy gondolták, hogy barlangbejáratok lehetnek.

A Trentói Egyetem kutatói szerint a most felfedezett barlang csak egy a több száz közül, amelyek egy föld alatti, még felfedezetlen világot képeznek. A vájat olyan mély, hogy az űrhajósoknak le kell majd ereszkedniük bele, vagy akár űrrepülőgépet is használhatnak majd a mozgáshoz. A tudósok úgy bukkantak rá a barlangra, hogy radar segítségével benéztek a Mare Tranquillitatis nevű sziklás síkságon lévő gödörbe. A Mare Tranquilliatis a Földről is szabad szemmel látható, itt szállt le 1969-ben az Apollo–11 is.

A barlang akár több milliárd évvel ezelőtt is keletkezhetett, amikor még láva is volt a Holdon, ez hozhatta létre az alagutat a sziklákon keresztül. A tudósok szerint hasonlókat megfigyelhetünk a Földön is Lanzarote vulkáni barlangjai között. A mélyedés ideális lehet egy jövőbeli holdbázishoz.

„Végül is a földi élet is barlangokban kezdődött, így logikus, hogy a Holdon is ezekben élhessenek az emberek”

– mondta Leonardo Carrer, az egyetem egyik professzora, aki részt vett a felfedezésben. A barlangot még teljesen fel kell tárni, de a kutatók remélik, hogy földradarral, kamerákkal vagy akár robotokkal is feltérképezhető.

Amellett, hogy a barlang az emberi missziók célpontja lehet, a tudósok azt is hangsúlyozták, hogy segíthet megválaszolni a Hold, sőt a naprendszerünk történetével kapcsolatos alapvető kérdéseket. A barlang belsejében lévő kőzetek ugyanis nem károsodtak és erodálódtak annyira az űridőjárás miatt, mint a felszínen lévők, így több milliárd évre visszamenőleg adhatnak kiterjedt geológiai információkat a kutatóknak.