Το ημερολόγιο της Σελήνης: το χρονικό της Γης μέσα στο χωροχρόνο, όπως φαίνεται από το Φεγγάρι Understand article

Μετάφραση από: Μάγδα Χεγκάζι (Magda Chegkazi). Ίχνη από την ιστορία της Γης, του Γαλαξία (Milky Way) και του Σύμπαντος κρύβονται στην επιφάνεια της Σελήνης.

Το Φεγγάρι είναι ο σταθερός σύντροφος της Γης εδώ και 4.5 δισεκατομμύρια χρόνια. Μαζί έχουν ταξιδέψει γύρω από τον Ήλιο και το Γαλαξία (Milky Way). Σχηματίστηκαν και εξελείχθηκαν μαζί, μοιραζόμενα μια κοινή ιστορία. Τι κάνει το Φεγγάρι τόσο ξεχωριστό επιστημονικά, σε σύγκριση με τη Γη, είναι το ότι πρόκειται για ένα πολύ απλό μέρος. Το Φεγγάρι δεν έχει την προσταστατευτική ατμόσφαιρας της Γης, δεν έχει αέρα ή βροχή και η επιφάνειά του δεν ενέχει κάποια τεκτονική δραστηριότητα. Εξαιτίας αυτού του γεγονότος, η αρχέγονη επιφάνεια της Σελήνης φυλάσσει τα σημάδια και τη χημική ιστορία του ταξιδιού της μαζί με τη Γη και διατηρεί όλα τα στοιχεία της πρωταρχικής γεολογικής ιστορίας της.

Το Φεγγάρι μπορεί να μας διηγηθεί την ιστορία σχηματισμού του εσωτερικού των πλανητών του Ηλιακού Συστήματος, λειτουργώντας σαν ημερολόγιο του ταξιδιού της Γης με τη Σελήνη. Μπορεί να μας διηγηθεί τις θέσεις που είχε βρεθεί ο πλανήτης μας, αλλά και να μας μιλήσει για τους συνταξιδιώτες που έχουμε συναντήσει στην πορεία μας μέχρι σήμερα.

Σε αυτή τη σειρά, που αποτελείται από δύο μέρη, αρχικά θα μιλήσω για το λόγο που οι επιστήμονες προτιμούν να επιστρέψουν στο Φεγγάρι, ποιες είναι οι επιστημονικές ερωτήσεις που εκκρεμούν και γιατί είναι σημαντικό να δοθούν αυτές οι απαντήσεις. Το δεύτερο άρθρο (στο επόμενο τεύχος) θα επικεντρωθεί στις προκλήσεις για την επιστροφή στο Φεγγάρι και στην εύρεση αυτών των απαντήσεων.

Η ανθρωπότητα προσεδαφίστηκε στο Φεγγάρι έξι φορές στο διάστημα μεταξύ 1969 με 1972. Το 1972, εσείς οι μαθητές δεν είχατε γεννηθεί, τα κινητά τηλέφωνα δεν υπήρχαν, οι υπολογιστές ήταν στο μέγεθος ενός δωματίου και η επιστημονική γνώση και οι τεχνολογικές δυνατότητες ήταν στοιχειώδεις σε σύγκριση με το σήμερα. Η επιστήμη και η τεχνολογία έχουν προχωρήσει δραματικά από τότε που ο άνθρωπος πάτησε στο Φεγγάρι και η εξερεύνηση της Σελήνης έχει προσεγγιστεί διαφορετικά από τότε.

Δώδεκα άνθρωποι περπάτησαν στο Φεγγάρι κατα τη διάρκεια των έξι αποστολών του Apollo^w1 οι οποίοι έφεραν πίσω 382 κιλά σεληνιακού υλικού^w2. Η τότε Σοβιετική Ένωση είχε κι αυτή επίσης ένα πολύ ενεργό πρόγραμμα εξερεύνησης του σεληνιακού τοπίου και παρόλο που δεν έστειλε ανθρώπινο δυναμικό, έστειλε ρομπότ στην επιφάνεια της Σελήνης^w3. Μεταξύ μίας σειράς ρομποτικών σεληνιακών αποστολών, τρεις Σοβιετικές αποστολές Luna έφεραν συνολικά πίσω 300 g σεληνιακού υλικού^w2,w4.

Τα δείγματα απο τις αποστολές του Apollo, φυλάσσονται σε εξειδικευμένες εγκαταστάσεις στο Χιούστον του Τέξας, HΠΑ (Houston-Texas, USA) ενώ τα δείγματα από τις αποστολές Luna, φυλάσσονται στο Ινστιτούτο Βερντάσκι, στη Ρωσία (Verndasky Institute-Russia). Αυτά τα δείγματα μελετώνται μέχρι σήμερα από επιστήμονες και συνεχίζουν να παράγουν συνεχώς καινούρια και μη αναμενόμενα επιστημονικά αποτελέσματα.

Παρόλο που έχουμε φτάσει στο Φεγγάρι, έχουμε αγγίξει μονάχα την επιφάνεια σε ό,τι αφορά την εξερεύνησή του ή την κατανόηση για όσα έχει να πει για τους εαυτούς μας. Έτσι όπως οι εξωγήινοι, αν προσγειώνονταν σε έναν αμμόλοφο στην Έρημο Σαχάρα, δε θα μπορούσαν ποτέ να πουν ότι εξερεύνησαν ή ότι κατανόησαν όλη την Αφρική, αυτή είναι και για εμάς η έκταση της εξερεύνησης του Φεγγαριού έως σήμερα. 

Η ιστορία της Γης και του Ηλιακού Συστήματος

Η δημιουργία του Φεγγαριού αποτελεί ακόμη και σήμερα ένα ζήτημα επιστημονικής αντιπαράθεσης. Η επικρατούσα επιστημονική θεωρία αναφέρει ότι ένα μεγάλο ουράνιο σώμα, που ονομαζόταν Θεία, συγκρούστηκε με τη Γη. Η σύγκρουση αυτή προκάλεσε την ολική καταστροφή της Θείας και ενός μέρους της Γης^w5. Ένα μεγάλο σύννεφο από συντρίμμια εκτοξεύθηκε, το οποίο με την πάροδο του χρόνου συμπυκνώθηκε και σχημάτισε το Φεγγάρι. Παρόλα αυτά υπάρχουν ασυνέπειες σε αυτό το προτεινόμενο μοντέλο και υπολογιστικές προσομοιώσεις δεν αποδίδουν τη Γη και το Φεγγάρι όπως τα ξέρουμε σήμερα.

Λεπτομερείς χημικές αναλύσεις στα Σεληνιακά δείγματα από νέες τοποθεσίες θα δώσουν στους επιστήμονες νέες πληροφορίες για τη σύσταση του Φεγγαριού και θα διευρύνουν τις γνώσεις μας για το πως σχηματίστηκε το Φεγγάρι (βλ. Herwartz et al., 2014, για στοιχεία της Θείας στα σεληνιακά δείγματα από το έδαφος).

Για να καθοριστεί η ηλικία των Σεληνιακών δειγμάτων, οι επιστήμονες βασίζονται στην ανάλυση του λόγου των διαφόρων ραδιενεργών μητρικών και θυγατρικών ισοτόπων^w6. Αυτή η μέθοδος μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί περαιτέρω για να προσδιοριστεί η ηλικία συγκεκριμένων περιοχών και κρατήρων από όπου τα δείγματα συλλέχθηκαν^w7. Όταν οι επιστήμονες συνδυάζουν αυτήν την πληροφορία με τον αριθμό των κρατήρων από ένα συγκεκριμένο χώρο, μπορούν να υπολογίσουν πόσες προσκρούσεις μετεωριτών έχουν συμβεί μέσα στα χρόνια.  Με βάση αυτή την πληροφορία, οι ηλικίες της επιφάνειας των κρατήρων που βρίσκονται οπουδήποτε στο Φεγγάρι αλλά και στο εσωτερικό του Ηλιακού Συστήματος, μπορούν να προσδιοριστούν. Όσο οι επιστήμονες μαθαίνουν περισσότερα για την ιστορία των προσκρούσεων στο Φεγγάρι, τόσο πιο ακριβή συμπεράσματα μπορούν να εξαχθούν για τις προσκρούσεις στη Γη, οι οποίες έχουν σβηστεί με το πέρασμα του χρόνου από το περιβάλλον μας (π.χ. από τον αέρα, τη βροχή και τις τεκτονικές πλάκες).

Η αποστολή της ΝASΑ: Δορυφόρος Σεληνιακής Παρατήρησης Κρατήρων και Τηλεπισκόπησης (Lunar Crater Observation and Sensing Satellite (LCROSS)) επιβεβαίωσε την ύπαρξη νερού υπό τη μορφή πάγου, καθώς και παγωμένων  αερίων (όπως μεθάνιο, αμμωνία, υδρογόνο, διοξείδιο και μονοξείδιο του άνθρακα) σε μόνιμα υπό σκιά περιοχές στους Σεληνιακούς πόλους^w8. Ο Σεληνιακός πάγος είναι ένα μίγμα από πάγους, οι οποίοι έχουν ενσωματωθεί στην επιφάνεια της Σελήνης κατά τη διάρκεια των προσκρούσεων και η ανάλυσή του μπορεί να φανεί χρήσιμη στην κατανόηση της προέλευσης του νερού στη Γη. Επιπροσθέτως, ο Σεληνιακός πάγος πιστεύεται ότι μπορεί να είναι μία καλή παγίδα για την εύρεση παγωμένων αερίων και αντιδράσεων που μπορεί να σχηματίστηκαν κατά την προβιοτική χημεία. Κάποιες θεωρίες προτείνουν ότι πρόδρομοι της ζωής στη Γη μπορεί να έχουν φτάσει ή να έχουν σχηματιστεί κατά τη διάρκεια παγωμένων συγκρούσεων^w9. Έτσι η ανάλυση του Σεληνιακού πάγου μπορεί να βοηθήσει τους ερευνητές να κατανοήσουν τις απαρχές της ζωής της Γης.

Ταξιδεύοντας πέρα από την Σελήνη και μέσα στο διάστημα

Το Φεγγάρι μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως πεδίο δοκιμών για αποστολές προς τον Άρη και άλλα πλανητικά σώματα. Παρόλο που έχει αποκτηθεί μεγάλη γνώση μέσα από απομακρυσμένα περιβάλλοντα της Γης και από το Διεθνή Διαστημικό Σταθμό (International Space Station), η Σελήνη συνεχίζει να παρουσιάζει ένα σημαντικό επίπεδο δυσκολίας από αυτά που έως τώρα έχουν επιτευχθεί. Ο Άρης θα αποτελέσει έναν ακόμα πιο δύσκολο στόχο από το Φεγγάρι: η οποιαδήποτε δυσκολία θα πρέπει πρώτα να ξεπεραστεί στο Φεγγάρι, που βρίσκεται πιο κοντά στη Γη, πριν ακόμη υπάρξει ελπίδα για επιτυχία σε άλλα πιο μακρυνά ουράνια σώματα. Το Φεγγάρι αποτελεί πεδίο δοκιμών για:

• την κατασκευή βάσης σε άλλον πλανήτη. Μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε την εμπειρία μας από απομακρυσμένες βάσεις όπως ερευνητικοί σταθμοί ατην Αρκτική και Ανταρκτική, αλλά έχουμε να μάθουμε πολλά ακόμα, σε ό,τι αφορά το κτίσιμο βιότοπων έξω από τον πλανήτη μας. Για να εμβαθύνετε περισσότερο με τους μαθητές σας, μπορείτε να τους παραπέμψετε στο μάθημα για τους διαστημικούς βιότοπους^w10.
• εξελίσσοντας και εφαρμόζωντας διαδικασίες ώστε να χρησιμοποιηθούν οι φυσικοί πόροι στην επιφάνεια της Σελήνης για να μειώσουμε την επί τόπου αξιοποίηση πόρων της Γης (γνωστό και ως in situ resource utilisation (ISRU)). Η τοπικοί πόροι της Σελήνης μπορούν να εφοδιάσουν υλικό που χρειάζεται για να κτιστούν βιότοποι και για να θωρακιστούν οι αστροναύτες από τη ραδιενέργεια, παρέχοντας πρωτογενή υλικά για τα συστήματα διάσωσης, ακόμα και ενέργεια για την εξερεύνηση του πλανήτη. Η χρήση όλων των παραπάνω δοκιμάζεται ενεργά από διαστημικούς σταθμούς^w11 και η όλη αυτή η διεργασία παρέχει γνώση στις Σεληνιακές και διαπλανητικές αποστολές.

• αντιμετωπίζοντας τους κινδύνους στην υγεία και στον εξοπλισμό, όπως η ραδιενέργεια και η σκόνη της Σελήνης. Η εμπειρία μας από την βιομηχανία όπως τα εργοστάσια πυρηνικής ενέργειας και εξορύξεων μας βοηθάει, μα θα πρέπει όμως να προσαρμοστούμε πριν τα εφαρμόσουμε στην επιφάνεια της Σελήνης. Το νερό πιστεύεται ότι είναι μία καλή ασπίδα ενάντια στη ραδιενέργεια, αλλά πώς θα μπορέσουμε να το μεταφέρουμε στη Σελήνη; Είναι πολύ βαρύ για να μεταφερθεί σε μεγάλες ποσότητες, οπότε θα πρέπει να συλλεχτεί ή να φτιαχτεί στο Φεγγάρι.

• επιχειρησιακές αποστολές με περιορισμένη τροφή και νερό – αποστολές σε υποβρύχια, στους πόλους και στο Διεθνή Διαστημικό Σταθμό (ISS) μπορούν να μας δώσουν σχετικές πληροφορίες, αλλά οι προσπάθειες θα πρέπει να κατευθυνθούν στην παραγωγή τροφής στο Φεγγάρι.
• εξοπλίζοντας τους βιότοπους με τα σωστά εργαλεία – αποστολές σε υποβρύχια, στους πόλους και στο Διεθνή Διαστημικό Σταθμό (ISS) μας βοηθούν στον σχεδιασμό εξοπλιστικών λιστών. Ίσως ένα τεχνικό εργαστήριο στο Φεγγάρι να είναι απαραίτητο προκειμένου να κατασκευαστούν και να επιδιορθωθούν μικρά τμήματα του εξοπλισμού. Επιπλέον θα πρέπει να κατασκευαστούν τρία επίπεδα πλεονάζουσας ενίσχυσης για τον εξοπλισμό διάσωσης προκειμένου να εγγυηθεί η ασφάλεια των αστροναυτών.
• αντιμετωπίζοντας επείγοντα περιστατικά χωρίς ιατρικό προσωπικό – αποστολές σε υποβρύχια, στους πόλους και στο Διεθνή Διαστημικό Σταθμό (ISS) μας έχουν διδάξει πολλά, αλλά το ερώτημα παραμένει σχετικά με την θεραπεία των μολύνσεων, με μικροεπεμβάσεις ή ακόμα και πονόδοντους. Μία επιμέρους λύση είναι να υπάρχει ένας γιατρός ως μέλος του πληρώματος. 

• 

  μελετώντας την ψυχολογία όσων ζουν σε ακραία περιβάλλοντα μακριά από τις οικογένειες, τους φίλους και τις ανέσεις του σύγχρονου κόσμου. Έχουμε μάθει πολλά από τις μεμονωμένες αποστολές, αλλά ο διάλογος παραμένει ανοιχτός, ως προς το πως μπορεί ρεαλιστικά να εξεταστεί το ψυχολογικό στρες. Οι συμμετέχοντες στα τεστ προσομοίωσης γνωρίζουν εξαρχής ότι πρόκειται για προσομοίωση και ότι καποια στιγμή θα τελειώσει. Πώς θα αισθάνονται οι άνθρωποι, βλέποντας τη Γη να συρρικνώνεται σε ένα μικροσκοπικό κόκκο, καθώς θα περνούν μήνες ταξιδεύοντας προς τον Άρη, σε μια μικρή κάψουλα; Μάλλον δεν υπάρχει ακριβής τρόπος για την προσομοίωση μιας τέτοιας εμπειρίας.

Το Φεγγάρι θα μπορούσε ακόμα να αποτελέσει έναν ενδιάμεσο σταθμό για την πλανητική εξερεύνηση. Οι σεληνιακοί πόροι θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για την παραγωγή καυσίμων και αναλώσιμων υλικών, όπως το οξυγόνο. Η βάση στο Φεγγάρι, θα μπορούσε να γίνει ένα κέντρο συλλογής για τους πόρους της Γης και της Σελήνης που κατασκευάζονται εκεί, προκειμένου να προετοιμαστούν αποστολές προς άλλους πλανήτες. Η μειωμένη βαρύτητα της Σελήνης απαιτεί σημαντικά λιγότερη ενέργεια για την εκτόξευση πλανητικών αποστολών εξερεύνησης από την επιφάνειά της, συγκριτικά με τη Γη. Η έρημος αλλά και οι πόλοι μπορούν να χρησιμοποιηθούν σαν περιοχές δοκιμών, αλλά το καλύτερο μέρος για τέτοιες δοκιμές είναι το Φεγγάρι.

Υπάρχουν πολλοί επιστημονικοί λόγοι καθώς και εξερευνητικοί για να επιστρέψουμε στο Φεγγάρι. Μέσα στην επόμενη δεκαετία, πολλοί διαφορετικοί διαστημικοί οργανισμοί, χώρες αλλά και ιδιώτες σχεδιάζουν ρομποτικές αποστολές. Η επόμενη πρόκληση είναι να αποφασίσουμε πως θα φτάσουμε εκεί και πως θα επιστρέψουμε με δείγματα και γνώσεις. Μείνετε συντονισμένοι για το επόμενο τεύχος του Science in School για αυτές τις ιδέες.

Ευχαριστίες

Ευχαριστούμε τον James Carpenter από τον Ευρωπαϊκό Οργανισμό Διαστήματος (Εuropean Space Agency) για τον πολύτιμο σχολιασμό αυτού του άρθρου.

Download

Download this article as a PDF