China este pe cale să viziteze un teritoriu neexplorat pe Lună

China este pe cale să facă istorie spațială. În decembrie, țara va lansa prima navă spațială care a aterizat vreodată pe partea îndepărtată a Lunii. O altă navă, programată pentru decolare în 2019, va fi prima care va aduce roci lunare înapoi pe Pământ din 1976.

Aceste două misiuni – cea mai recentă din seria de explorare lunară din China, numită după zeița lunii chineză, Chang’e – sunt în fruntea interesului reînnoit pentru explorarea corpului nostru ceresc cel mai apropiat. Agenția spațială din India, precum și companiile private cu sediul în Israel și Germania speră, de asemenea, în misiuni lunare robotizate în 2019. Și Statele Unite își propun să aibă astronauți care să orbiteze luna începând cu 2023 și să aterizeze astronauți pe suprafața lunii la sfârșitul anilor 2020.

Este timpul pentru o nouă explorare lunară. În ciuda deceniilor de studiu, singurul satelit natural al Pământului conține încă mistere despre formarea sa, precum și indicii despre istoria sistemului solar (SN: 15/04/17, str. 18). „Sunt prea multe lucruri pe care nu le știm”, spune omul de știință planetar Long Xiao de la Universitatea China de Geoștiințe din Wuhan. El este coautor a două studii publicate în iunie și iulie în Journal of Geophysical Research: Planets descriind locurile de aterizare ale noilor misiuni chineze, Chang’e-4 și -5.

Pentru a afla ce secrete mai ascunde luna, oamenii de știință sunt încântați să pună mâna pe noi mostre de rocă. Misiunea de returnare a probei Chang’e-5 „fără îndoială va avea alte tipuri de roci pe care nu le-am prelevat încă”, spune omul de știință planetar David Blewett de la Laboratorul de fizică aplicată al Universității Johns Hopkins din Laurel, Maryland. „Dacă ați venit pe Pământ. și a aterizat în Marea Britanie și a făcut toate concluziile tale despre Pământ din ceea ce ai văzut… într-adevăr nu ai avea întreaga imagine.”

Călătorie în partea întunecată

Nava spațială Chang’e-4 include un lander și un rover care au fost inițial construite ca rezervă pentru misiunea Chang’e-3 din 2013, care a marcat prima aterizare pe Lună a Chinei – și prima aterizare pe Lună din anii 1970 (SN Online: 16.12.13). Duoul de lander-rover Chang’e-3 fără echipaj a aterizat într-o câmpie vastă de lavă din nord, cunoscută sub numele de Mare Imbrium, unde ambarcațiunea a măsurat compoziția și grosimea solului lunar și a descoperit ceea ce ar putea fi un nou tip de bazalt, sau rocă pe bază de lavă.

De data aceasta, China își are obiectivele în regiuni lunare neexplorate până acum. Chang’e-4 vizează cea mai mare, cea mai adâncă și posibil cea mai veche trăsătură cunoscută a Lunii creată de un impact, bazinul Polul Sud-Aitken, pe partea îndepărtată a lunii, care este întotdeauna îndreptată spre Pământ. Întregul bazin, care are 2.500 de kilometri lățime și până la 8,2 kilometri adâncime, este prea mare pentru ca roverul să poată fi explorat. Așa că Chang’e-4 trage spre craterul Von Kármán, lat de 186 de kilometri, din bazinul mai mare, pentru o gaură cosmică într-una.

lună
ÎNTUNECARE ȘI AdinC Bazinul South Pole-Aitken de pe partea îndepărtată a lunii, afișat în tonuri de albastru în datele de altitudine de la Lunar Reconnaissance Orbiter al NASA, este unul dintre cele mai mari și mai vechi cratere de impact din sistemul solar. Landerul și roverul chinezesc Chang’e-4 sunt pregătiți să exploreze regiunea după aterizare. GSFC/NASA, Univ. din Arizona

Impactul enorm care a format bazinul Polul Sud-Aitken se crede că a excavat părți ale mantalei lunare, stratul de rocă topit cândva, care se află sub crustă. Explorarea craterului ar putea oferi o fereastră către interiorul lunii.

„Există un mare argument cu privire la compoziția mantalei lunare”, spune Xiao. De exemplu, mantaua este „umedă” și plină de minerale hidratate sau uscată? Dacă este umed, cum a supraviețuit apa impactului colosal despre care se crede că a format luna? Chang’e-4 nu va rezolva aceste mistere, dar măsurătorile sale pot ajuta la calibrarea viitoarelor observații de la distanță.

Trei camere, un spectrometru în infraroșu și două radare de penetrare la sol, precum cele utilizate în misiunea Chang’e-3, vor ajuta nava spațială să-și conducă investigația craterului Von Kármán. Chang’e-4 are, de asemenea, o tehnologie mai nouă: un instrument suedez pentru a studia modul în care particulele încărcate de la soare interacționează cu suprafața lunară; un instrument german pentru măsurarea nivelurilor de radiații, care ar putea fi important pentru viitorii astronauți; și un recipient cu semințe și ouă de insecte pentru a testa dacă plantele și insectele, dacă eclozează, pot crește împreună pe lună.

Deoarece Luna arată întotdeauna aceeași față pe Pământ, astronomii de la sol nu vor putea comunica direct cu Chang’e-4. Așadar, în mai, agenția spațială chineză a lansat un satelit releu de transmisie la un punct dincolo de Lună pentru a transmite date și semnale de comunicație înainte și înapoi între suprafața lunară și Pământ (SN Online: 20.5.18). Acel satelit, numit Queqiao, poartă numele miticului pod de magpie care străbate Calea Lactee o dată pe an pentru a permite o întâlnire între doi îndrăgostiți.

Aprofundarea în istoria geologică

Cândva în 2019, nava Chang’e-5 va vizita o regiune din partea apropiată a Lunii în care nicio navă spațială sau astronaut nu a mai fost până acum. Și acea misiune le va oferi oamenilor de știință ceva ce nu au mai avut în mai mult de patru decenii – noi mostre de rocă lunară.

Până acum, oamenii de știință au studiat rocile din câmpurile de lavă formate la începutul istoriei Lunii, acum aproximativ 3,5 miliarde de ani. Acestea au fost aduse pe Pământ de misiunile americane Apollo, care s-au încheiat în 1972, și de misiunile sovietice Luna, care s-au încheiat în 1976. Împreună, acele misiuni au adus înapoi peste 380 de kilograme de material lunar.

Landerul lui Chang’e-5 va scoate roci de suprafață și va săpa doi metri adâncime într-o zonă de 58.000 de kilometri pătrați numită regiunea Rümker, presărată cu minerale care datează dintr-o varietate de perioade de activitate vulcanică. Ambarcațiunea va strânge apoi până la două kilograme de material într-o rachetă, care se va lansa pentru a întâlni orbiterul lui Chang’e-5 și se va întoarce pe Pământ.

Studierea mostrelor din această regiune ar putea dezvălui dacă luna a fost activă geologic mai recent decât se credea anterior. „Conform studiului probelor Apollo, oamenii cred că luna a fost moartă” în ultimii 3 miliarde de ani, spune Xiao. Dar observațiile de la orbititorii anteriori sugerează că Rümker include bazalt din fluxuri de lavă care au mai puțin de 1,4 miliarde de ani. „Dacă bazaltul tânăr de iapă ar fi confirmat, am rescrie istoria căldurii a lunii” – cu alte cuvinte, când roca lichidă fierbinte a lunii s-a răcit și s-a întărit (SN: 8/5/17, str. 7).

Înțelegerea istoriei vulcanice a lunii ar putea face lumină asupra ideilor concurente despre cum a apărut luna. De exemplu, oamenii de știință încă nu sunt de acord dacă vecinul nostru s-a format dintr-un impact uriaș cu Pământul în primele zile ale sistemului solar, în urmă cu aproximativ 4,5 miliarde de ani, sau din aproximativ 20 de mici, sau altceva. Găsirea dovezilor pentru o activitate geologică mai recentă ar putea fi o influență pentru ipoteza impactului unic.

Mai mult decât atât, mostrele returnate ar fi, de asemenea, stocate și conservate „astfel încât viitorii oameni de știință care nu s-au născut încă să poată răspunde întrebărilor viitoare pe care nu le-am pus încă, cu instrumente pe care nu le-am inventat încă”, spune astrochimistul Jamie Elsila de la NASA. Goddard Space Flight Center din Greenbelt, Md. Ea ar ști: Născută la aproape doi ani după ultima misiune Apollo, Elsila a publicat un studiu în 2016 care a folosit tehnici moderne pentru a arăta că mostrele de sol Apollo conțin aminoacizi derivați în mare parte de pe Pământ.

Acces dificil la rocile de lună nouă

Perspectiva studierii acestor noi roci i-a entuziasmat pe cercetătorii NASA și pe alți oameni de știință. Returul mostrei este „cadoul care continuă să-l ofere”, spune fostul astronaut Apollo Harrison „Jack” Schmitt, singurul geolog care a mers pe Lună. „Toți colegii mei care lucrează direct cu mostrele ar dori cu siguranță să pună mâna pe ei [those new rocks].”

Dar oamenii de știință din SUA se confruntă cu obstacole în studierea noilor mostre, datorită amendamentului Wolf, o clauză bugetară federală din 2011 care necesită aprobarea Congresului înainte ca oamenii de știință americani să poată colabora cu China sau cu orice companie deținută de China.

„În ceea ce privește știința spațială, cred că odată cu Amendamentul Wolf, Statele Unite au țintit foarte atent și ne-au împușcat în picior”, spune analistul de politici spațiale Joan Johnson-Freese de la Colegiul Naval de Război din Newport, RI. „Noi” Am făcut foarte dificil pentru oamenii de știință americani să lucreze cu date altfel imposibil de obținut.”

Greu, dar nu imposibil. Oamenii de știință americani s-ar putea alătura oamenilor de știință din alte țări care pot lucra direct cu China, folosindu-și colegii ca un fel de intermediar. Statele Unite ar putea, de asemenea, să schimbe mostre Apollo pentru mostre Chang’e-5, spune analistul de politici spațiale Scott Pace, secretarul executiv al Consiliului Național Spațial al SUA.

„Cred că SUA și Rusia ar fi cu siguranță deschise să facă parte dintr-un proces de schimb de mostre”, spune Pace. „Din punct de vedere pur științific, ne-ar plăcea să avem asta. Dacă politica ne permite, va trebui să vedem.”

Din China, Xiao este de acord că colaborarea este esențială pentru înțelegerea istoriei Lunii. „Nu vrem ca astfel de lucruri să aibă un impact negativ asupra științei.”