Dzisiejsze "Science" przynosi wiadomość, którą można śmiało nazwać sensacją. Przyrządy aż trzech sond kosmicznych wykryły na powierzchni Księżyca obecność cząsteczek wody (H2O) lub grupy hydroksylowej (OH), a najpewniej obu związków naraz (grupa hydroksylowa tym różni się od cząsteczki wody, że ma tylko jeden atom wodoru, a nie dwa). Przy tym woda wcale nie ukrywa się przy biegunach w księżycowych zapadliskach czy kraterach, co wcześniej podejrzewano, ale cienką warstwą pokrywa całą powierzchnię satelity.

Jak to możliwe, że dowiedzieliśmy się tego dopiero teraz? Jak mogli to przegapić astronauci, którzy 40 lat temu lądowali na Srebrnym Globie? Jak obecność wody mogła ujść uwagi naukowców, którzy badali przywiezione fragmenty skał i próbki księżycowego gruntu?

Księżyc ogłupił badaczy

Astronauci z misji Apollo zbierali skały do specjalnych toreb, a potem wkładali je do pojemników, gdzie hermetycznie zapakowane miały trafić do laboratorium. Problem w tym, że większość z tych pojemników okazała się nieszczelna. Badający skały naukowcy rzeczywiście wykryli śladowe ilości wody, ale przypisali to wilgotnemu powietrzu w teksańskim Houston, gdzie trzymano wszystkie skarby przywiezione z Księżyca.

- Pamiętam to, bo jako młody geolog brałem udział w tych badaniach. Większość z nas nie wierzyła, że ta woda może pochodzić z pozaziemskiego źródła - mówi prof. Lawrence A. Taylor z Uniwersytetu Tennessee w Knoxville (USA), który jest współautorem jednej z prac w dzisiejszym "Science". - Daliśmy się ogłupić.

Nie wierzono w wodę na Księżycu, bo nie ma tam atmosfery, a za dnia Słońce tam grzeje na tyle mocno, że wszelka wilgoć powinna wyparować. A zbadane skały - krzemiany bogate w wapń i glin czy też bazaltowe lawy - w ogóle nie zawierały minerałów, które tworzyły się w środowisku wodnym albo uległy erozji wodnej, tak powszechnych w ziemskiej skorupie.

Według najbardziej popularnych hipotez Księżyc powstał po uderzeniu w Ziemię planety dwa razy masywniejszej niż Mars. Ta kolizja spowodowała stopienie i odparowanie skał, a więc materia, z której lepił się potem nasz satelita, została pozbawiona pierwiastków lotnych. Słowem, woda miała wyparować jeszcze przed narodzinami Księżyca.

Dopiero niedawno ten scenariusz został poddany w wątpliwość. W zeszłym roku w "Nature" ukazały się najświeższe wyniki badań pochodzących z Księżyca wulkanicznych zeszklonych kuleczek. Naukowcy z Uniwersytetu Browna (USA) zastosowali techniki o rzędy wielkości bardziej czułe niż kiedyś i wykryli, że we wnętrzu kulek znajdują się śladowe ilości wody - kilka cząsteczek na milion. Te globulki pochodzą z wulkanicznych erupcji sprzed 3,5 mld lat, a więc z bardzo wczesnych dziejów Srebrnego Globu. Ale wskazują, że jego wnętrze wcale nie jest tak suche, jak dotąd podejrzewano. Może jest tam nawet tyle samo wody, ile w ziemskim płaszczu.

Sygnał od wody?

Od połowy lat 90. zaczęto też mówić o możliwej wodzie na samej powierzchni Księżyca. Miałaby się ukrywać w wiecznie zacienionych kraterach w pobliżu biegunów. Nigdy nie sięgają tam promienie Słońca i panuje temperatura blisko 230 stopni poniżej zera. Zamrożona na kamień woda - pochodząca np. ze spadających tam komet - mogłaby się w nich utrzymywać nawet przez miliony lat. Jednak badanie księżycowego gruntu z Ziemi za pomocą radaru nie dało jednoznacznej odpowiedzi - pewne analizy wskazywały, że echo radaru jest takie jak po odbiciu od lodu, inne dawały wynik negatywny.

Z kolei sonda Lunar Prospector w 1998 r. wykryła obecność znacznej ilości wodoru przy biegunach (jej przyrząd rejestrował słoneczne neutrony odbijane od Księżyca - po zderzeniu z gruntem ulegały one spowolnieniu, co oznaczało, że zderzały się z lekkimi jądrami wodoru). Ale czy to na pewno sygnał od wody? Naukowcy upierali się, że tak, chociaż istnieje też możliwość, że w księżycowym pyle zamiast cząsteczek wody są uwięzione tylko same jądra wodoru (czyli protony), które są składnikiem wiatru słonecznego od miliardów lat bombardującego Księżyc.

Wyniki publikowane dziś przez "Science" nie pozostawiają już wątpliwości. Spektrometry sond kosmicznych Deep Impact, Cassini oraz Chandrayaan-1 wskazują, że w promieniowaniu podczerwonym odbitym od Księżyca są wygryzione dziury odpowiadające drganiom atomów w wiązaniu OH. Ta część promieniowania słonecznego jest więc pochłaniana przez cząsteczki grupy hydroksylowej albo wody.

Co ciekawe, tylko hinduska Chandrayaan-1 jest sondą księżycową, Cassini i Deep Impact przypatrywały się Księżycowi przy okazji, bo ich celem były inne ciała Układu Słonecznego.

Wszędzie mokro

Odbite światło sondowało tylko płytką, milimetrową warstwę gruntu. Woda jest wszędzie, najwięcej w okolicy biegunów. - Jakby ktoś zrosił nią cały Księżyc - mówi prof. Taylor. Ocenia, że z tony księżycowego pyłu można byłoby wytopić litr.

Deep Impact wykryła także, że tej księżycowej wilgoci przybywa i ubywa w ciągu dnia, a jej ilość zależy od lokalnej temperatury na powierzchni. To pozwoliło badaczom domyślić się, skąd się ona bierze. Ze Słońca.

Wiatr słoneczny niesie dodatnio naładowane jądra wodoru, często rozpędzone do jednej trzeciej prędkości światła. Kiedy z dużą energią uderzają w powierzchnię Srebrnego Globu, wybijają atomy tlenu z księżycowych skał i łączą się z nimi w cząsteczki wody. I ta wilgoć cieniutką warstewką oblepia drobiny pyłu na powierzchni.

Woda jest kluczowa w załogowej eksploracji Srebrnego Globu, która wciąż jest w najbliższych planach NASA. Astronauci muszą pić, jeść, myć się. Powinni zużywać kilkanaście litrów wody na dobę, a wyniesienie każdego kilograma ładunku na orbitę kosztuje dziś ponad 10 tys. dol. Z księżycowej wody astronauci mogliby też uzyskać tlen (do oddychania) i wodór (na paliwo rakietowe).

Czy odkryta woda zaspokoi ich pragnienie? Wiatr ze Słońca penetruje grunt na głębokość ledwie milimetra. - Jeśli hipoteza o słonecznym pochodzeniu jest prawdziwa, to w celu wytopienia litra wody astronauci musieliby zeskrobać grunt z powierzchni boiska do futbolu - mówi Lori M. Feaga z Uniwersytetu Maryland. Nie byłoby to zbyt praktyczne.

Naukowcy wciąż jednak mają nadzieję, że zacienione podbiegunowe kratery są pułapką, w której woda gromadziła się przez miliony lat. I dziś są rodzajem naturalnych księżycowych cystern. 9 października w dno jednego z tych kraterów uderzy amerykańska sonda LCROSS. W chmurze pyłu, która uniesie się nad miejscem kolizji, naukowcy będą wypatrywać obłoku pary wodnej.