月の水 - 赤外線による説明

わかった、わかった、上の写真はちょっと大げさかもしれない。大量の水、魚、ボート、そして月の川で楽しく泳ぐ人たち。

しかし、私が言いたかったのは、2020年10月26日、Nature Astronomyが、月に水を検出したことを肯定する研究結果を発表したことです。実は、それはどんな水でもなく、その最小単位である分子水だったのです。

この研究は、2018年8月31日に望遠鏡SOFIAに接続するFORCASTという赤外線カメラを通じて、月の特定のクレーターに水を検出したことを肯定している。

カメラで6μmの強い発光帯を検出し、他の研究や文献値と比較し、データの妥当性を確認しました。

赤外線分析について簡単に説明すると、14000から10cm-1までの広い範囲の電磁スペクトルを理解し、基本的にエネルギーと物質との相互作用を測定するものである。

その相互作用は、以下の通りです。 吸光・発光・反射 あるレベルのエネルギーを持つこの測定によって、未知の分子だけでなく、その分子の特徴も特定することができるのです。

FORCASTが検出した強い6μmの発光帯は、赤外線の帯域のうち4000〜400cm-1の中赤外線という特定の領域からのものです。

この部分は、通常、観察・分析に使用されます。 原振動 分子構造に関連した固体、液体、気体など、あらゆる形態の物質の分析が可能である。

このような分子の振動は、分子構造の研究に広く用いられており、非常に単一の分子が、特定の構造特性に合致した特定の周波数のエネルギーを吸収、放出、反射することが知られている。

これは、分子が静的な物体ではなく、原子間の化学結合が常に運動しており、動的で、異なるレベルのエネルギーと相互作用しているためです。

例えば、水分子は3種類の振動をすることができます。そのうちの2つは酸素-水素結合の伸長と伸縮で、もう1つは角度のある変形である。

では、簡単に説明しましょう。水の分子には2つの結合がありますね？そうです。

その2つは、同時に上下する対称的な動きと、一方の債券が上がってもう一方が下がる非対称的な動きがある。

この2種類の振動はシンメトリックストレッチとアシンメトリックストレッチ.第3の振動は、上下の動きではなく、もっと、ブランコのような角度のある動きで、次のように呼ばれます。たいしょうへんけい.

どのような振動をする分子なのか、GIFで見てみたい方は、本文中の上の名前をクリックすると確認できます。

さて、記事の内容に戻ろう。

6μmの強い発光帯は、月の特定領域、クラビウスクレーターとその周辺の高緯度に位置する地形で観測されました。

そこで、本当にH2Oの赤外線バンドであることを確認するために、過去の水を含む物質のデータを使って月のバンドの特性を確認し、さらに惑星の既存の物質を調べて6μmのH2Oバンドを確認し、今回検出されたバンドと比較したのです。また、既存の物質を調べて6μmのH2Oバンドを確認し、検出されたバンドと比較した結果、このバンドが分子水によるものであることを確認しました。

しかし、月表面で検出されたのはこのバンドだけではありません。もう一つ3μmの吸収帯が検出されましたが、これはもっと水があることを意味しています。

この第2バンドは月の赤道付近で、第1バンドとは別の場所に存在していた。

ですから、科学者が集めたデータでは、位置が大きく変わるようです。

水分子の非常に特徴的なバンドである6μmとは異なり、この3μmのバンドは、水に変えることができる1つの分子、水酸基（O-H）を表しているのです。

つまり、水酸化物から月面の水への化学変換反応によっても水が生成される可能性があるということだ。

皆さんは、"どうして月面に水があるのだろう？"と思うかもしれません。あるいは、"水はどこから来たのか？"といった疑問もあるでしょう。さて、記事の中で彼らはある説を唱えています。

"今回のデータに関連する月の土壌中の水の起源には、いくつかのメカニズムがある "と記事にあり、また。"月の外気圏に存在する水が、穀物表面に化学吸着する可能性がある。

揮発性の高い微小隕石によって水が導入され、この水の一部は、これらの衝突によって生じたガラスに保持されるか、外気圏に導入されて化学吸着に利用できる」（HONNIBALL et al, 2020）。

つまり、水は微小隕石からもたらされ、それが月面に衝突したときに、その分子は科学者たちがガラスや穀物表面と呼ぶものに保持されるのです。

このように、発表された論文の結果は、衝突によって月面に水が生成されるメカニズムが存在することを一貫した形で結論付けている。

しかし、残念ながら、このプロセスの進行は非常に小さく/小さく/小さく、もしかしたら、私たちは月面で水泳競技を見ることはできないかもしれません。残念ですが、私たちは普段のプールやビーチ、川、海で過ごすしかないのです。

記事の全文を読んで、より詳しい情報を得たい方は、こちらをご覧ください。

HONNIBALL, C. I. et al. SOFIAによる太陽に照らされた月での分子水の検出。 ネイチャーアストロノミー, p.1-7, 26 out.2020.

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