Maanrover Yutu-2 onthult de wereld onder zijn wielen

Astronomen die graag willen weten hoe hemellichamen er van de binnenkant uit zien, komen deze week aan hun trekken. De Chinese maan-rover Yutu-2 heeft een grondradar instrument en daar werden de eerste resultaten van gepubliceerd. Chang’e 4 en de Yutu-2 rover, die vorig jaar landden in de Von Kármán krater op de achterkant van de maan, zijn nog altijd actief. Ze hebben al 14 keer de koude maan-nacht en de hitte van 15 maan-dagen overleefd.

eaay6898_F1.large.jpg
Links: de Von Kármán en Finsen kraters. De gele lijnen geven ejecta van de Finsen krater aan die mogelijk in de bodem onder Yutu-2 terecht zijn gekomen. Rechts: de route van Yutu-2 (credits: CNSA/CLEP)

Opmerkelijk genoeg drong de grondradar van Yutu-2 drie keer dieper door dan de Yutu rover die zo’n zelfde instrument mee had in 2013. Deze rover landde met Chang’e 3 aan de voorkant van de maan, in Sinus Iridium. De 500 MHz radarpulsen van Yutu-2 drongen door tot maar liefst 40 meter. De reden dat de radar zo veel verder doordringt in de Von Kármán krater, is dat de bodem waar Yutu-2 over rijdt, waarschijnlijk veel poreuzer is dan die onder Yutu uit 2013.

Wat zich onder het oppervlak bevond, bleek moeilijk in beeld te brengen. Deels omdat de elektromagnetische koppeling van de radarpulsen met de metalen behuizing van de rover, en deels omdat het waarschijnlijk bezaaid ligt met rotsen van verschillende grootten. Dat maakte de situatie complexer. Door meerdere doorsneden te maken en door gebruik te maken van een algoritme om de data te behandelen, konden de wetenschappers toch een soort 3D beeld maken van wat er zich onder Yutu-2 bevond.

eaay6898_F2.large.jpg
Bovenaan de gegevens van Yutu-2’s Lunar Penetrating Radar (LPR). Figuur B laat een zogenaamde tomografie (een doorsnede) zien van de bodem. Figuur C geeft weer hoe de wetenschappers denken dat de bodem er uit ziet. (Afbeeldingen: Chunlai Li et. al.)

Wat men denkt, is dat al deze rotsen in de bodem geraakt zijn in een turbulentere tijd, zo’n 3,6 miljard jaar geleden (in geologische tijdvakken op de maan: het Prenectarium). Kennelijk vielen toen veel meer meteorieten in het gebied en die zijn achtergebleven geraakt in de bodem. Ook ejecta van dit soort inslagen behoren waarschijnlijk tot deze populatie rotsen.

eaay6898_F3.large.jpg
De wereld onder de route die Yutu-2 gereden heeft. (Afbeelding: Chunlai Li et. al.)

Deze resultaten zijn van de eerste twee maan-dagen van het radarinstrument van Yutu-2. Inmiddels is deze rover aan maan-dag nummer 15 bezig. En hoewel de rover slechts langzaam verder rijdt, doet hij nog altijd interessante vondsten. Zo werden in december lichtgekleurde stukken rots gevonden. Nadere inspectie leerde dat deze rotsen weinig erosie ondergaan hadden.

yutu2_lichtgekleurde_rotsen.PNG
Roodomcirkeld: een lichter gekleurd stuk rots. (Credits: CNSA/CLEP)

Erosie op de maan wordt veroorzaakt door micrometeorieten. Hoe meer erosie daarvan, hoe ouder de rotsen. Deze stukken rots waren jonger dan de omgeving, alhoewel het lastig was te zeggen hoe jong ze werkelijk waren. De roverbestuurders hebben ongetwijfeld meer metingen eraan verricht, maar die waren nog niet vrij gegeven.

Bronnen:

https://phys.org/news/2020-02-side-moon-change-probes-meters.html

https://advances.sciencemag.org/content/6/9/eaay6898

https://mp.weixin.qq.com/s/pcWvsvosHrypKBMbejxp3A

https://www.space.com/china-chang-e-4-moon-rover-finds-young-rocks.html

 

Coverafbeelding: Chunlai Li et. al.

Water kan aangemaakt worden op asteroïden door inslagen en zonnewind

Australische wetenschappers hebben een manier ontdekt waarop asteroïden water kunnen aanmaken. Water was al vaker gedetecteerd op asteroïden. Maar waterijs op het oppervlak van een asteroïde in het binnenste deel van de asteroïdengordel heeft een beperkte tijd voor het sublimeert en verdwijnt. Astronomen denken dat waterijs op een asteroïde op die manier binnen een miljoen jaar wel weg is.

Aangezien asteroïden miljarden jaren bestaan, moet er een mechanisme zijn dat nieuw water aan maakt. Australische wetenschappers besloten een meteoriet in een speciaal gebouwde machine bloot te stellen aan gesimuleerde weersinvloeden in de ruimte: micrometeorieten, zonnewind en kosmische straling. Echte micrometeorieten hadden ze niet om op de meteoriet af te schieten. Ze gebruikten daarvoor laserpulsen.

Wat blijkt is dat de inslag van micrometeorieten de reactie start, waarna zonnewind zorgt dat ongebonden zuurstofatomen reageren met waterstofatomen. Dat levert water op als eindproduct. Dit werkt bij heel lage temperaturen.

Dit is niet alleen een interessante bevinding voor water op asteroïden, maar ook op andere hemellichamen zonder atmosfeer, zoals de maan.

 

Bronnen:

https://news.curtin.edu.au/media-releases/curtin-scientist-helps-discover-how-water-is-regenerated-on-asteroids/

Coverfoto: Asteroïde Bennu, gefotografeerd door OSIRIS-REx. Credits: NASA/Goddard/University of Arizona

Mogelijk meer ijs in poolkraters van de maan (en ernaast)

Kraters op de polen van de maan zouden misschien beduidend meer waterijs kunnen bevatten dan tot nu toe gedacht werd. Dat baseren astronomen op onderzoek naar de poolkraters van de planeet Mercurius. NASA’s MESSENGER satelliet heeft de hoogte en diepte van kraters op Mercurius in kaart gebracht. Daarbij viel op dat deze kraters ondieper waren hoe dichter bij de polen ze zich bevinden. En inmiddels weten we dat in die poolkraters van Mercurius zich waterijs bevindt. De gedachte is dat de kraters ondieper zijn door de ijslagen die zich er in gevormd hebben.

Een zelfde onderzoek is ook gedaan naar kraters bij de polen van de maan met NASA’s Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO). En ook kraters dichterbij de polen van de maan blijken ondieper te zijn. Hoewel in de poolkraters van de maan waterijs is gevonden, zijn er niet zulke dikke lagen gevonden. De onderzoekers denken echter dat er wel degelijk meer waterijs moet zijn, mogelijk onder een paar meter ander materiaal. Ze berekenen dat er twee ordes van grootte meer waterijs zou kunnen zijn dan tot nu toe gedacht: zo’n 100 miljoen ton.

Een ander onderzoek naar waterijs in de poolkraters van de maan vroeg zich af of dit waterijs echt voor bijna altijd zal blijven bestaan. Eerder onderzoek (met NASA’s in 2013 gelanceerde LADEE missie naar de ijle atmosfeer van de maan) toonde aan dat er een watercyclus bestaat op de maan. Meteorietinslagen op de maan leggen ijs in de diepere maanbodem bloot. Dat verdampt en kan terechtkomen in de permanent donkere kraters op de polen van de maan.

Maar een nieuwe studie suggereert dat dat waterijs daar niet voor altijd hoeft te blijven. Hoewel zonlicht deze kraters nooit bereikt, kunnen zonnewind en micrometeorieten er wel komen. Die deeltjes kunnen waterijs doen opspatten. En door de lage zwaartekracht van de maan kunnen kleine waterdeeltjes tot 30 km verder komen. Volgens het artikel zouden astronauten misschien niet in het donker hoeven te zoeken naar water, maar in de zonbeschenen gebieden in de buurt van de kraters.

meteoritemoonwater.gif

De interesse naar waterijs op de maan is groeiende, omdat het omgezet kan worden naar waterstof en zuurstof. Raketten kunnen met die brandstof makkelijker de rest van ons zonnestelsel bereiken. Diverse landen en organisaties willen binnenkort in de buurt van de polen van de maan landen, dus het zal niet bijzonder lang duren voor we precies weten hoe het zit.

Bronnen:

http://www.leonarddavid.com/earths-moon-research-points-to-more-water-ice-deposits/

https://www.nasa.gov/feature/goddard/2019/moon-mercury-ice

https://www.nasa.gov/feature/goddard/2019/inside-dark-polar-moon-craters-water-not-as-invincible-as-expected-scientists-argue

https://www.nasa.gov/press-release/goddard/2019/ladee-lunar-water