Vatten i månen - den infraröda förklaringen

Okej, okej, jag kanske överdriver lite i bilden ovan - en enorm mängd vatten, fiskar, båtar och simmare som har det trevligt i en månflod.

Men allt jag försökte säga var att Nature Astronomy den 26 oktober 2020 publicerade en studie som bekräftar att de har upptäckt vatten på månen. Det var faktiskt inte vilket vatten som helst, det var molekylärt vatten - den minsta enheten av det.

Studien bekräftar att man har upptäckt vatten i vissa kratrar på månen med hjälp av en infraröd kamera med namnet FORCAST som kopplades till teleskopet SOFIA den 31 augusti 2018.

Kameran detekterade ett starkt 6 µm emissionsband, som jämfördes med andra studier och med litteraturvärden, vilket bekräftade att uppgifterna var giltiga.

En enkel förklaring till infraröd analys är att den omfattar ett brett spektrum av det elektromagnetiska spektrumet, från 14000 till 10 cm-1, vilket i grunden är ett mått på energi och hur den interagerar med materia.

Denna interaktion kan ske genom absorberande, emitterande eller reflekterande någon nivå av energi. Denna mätning kan inte bara identifiera en okänd molekyl utan även dess egenskaper.

Det starka 6 µm-emissionsbandet som upptäcktes av FORCAST kommer från ett specifikt område i den infraröda bandbredden, det mellersta infraröda området, från 4000 till 400 cm-1.

Denna del används vanligtvis för att observera och analysera grundläggande vibrationer associerad med molekylär struktur. Det är möjligt att analysera ämnen i alla former - fasta, flytande eller gasformiga.

Eftersom sådana molekylers vibrationer ofta används för att studera molekylstrukturer, är det känt att en mycket enskild molekyl kan absorbera, avge eller reflektera energi i en viss frekvens som matchar specifika strukturella egenskaper.

Detta beror på att molekyler inte är statiska objekt, deras kemiska bindningar mellan atomer är i ständig rörelse, de är dynamiska och interagerar med olika energinivåer.

Vattenmolekylen kan till exempel vibrera på tre olika sätt. Två av dem är förlängning och sträckning av syre-vätebindningen, och det andra är vinkeldeformation.

Okej, vi tar det lugnt nu: vattenmolekylen har två bindningar, eller hur? Ja, det har den.

Dessa två kan röra sig på ett symmetriskt sätt, med upp- och nedgångar samtidigt, och på ett asymmetriskt sätt, där en obligation är upp medan den andra är ned.

Dessa två typer av vibrationer är symmetrisk sträckning och asymmetrisk stretch. Den tredje vibrationen är inte en rörelse upp eller ner, utan snarare en vinkelrörelse, som en gunga, kallad symmetrisk deformation.

Om du vill se gifs för att få en bättre förståelse för vilken typ av vibration molekylen har, kan du kolla in det genom att klicka på dess namn ovan i texten.

Låt oss nu återgå till artikeln.

Det starka 6 µm-emissionsbandet observerades i ett specifikt område på månen, i Clavius-kratern och den omgivande terrängen på höga latituder.

För att vara säkra på att de verkligen tittade på ett H2O infrarött band använde forskarna tidigare data från vattenbärande material för att bekräfta egenskaperna hos månbandet; de undersökte också planetens befintliga material för att se 6 µm H2O-bandet och jämföra det med det band som upptäcktes. Baserat på dessa jämförelser bekräftade de att bandet kommer från molekylärt vatten.

Detta band var dock inte det enda som upptäcktes på månens yta. Ytterligare ett absorptionsband på 3 µm upptäcktes, och det kan betyda mer vatten.

Det andra bandet fanns nära månens ekvatorregion, på en annan plats än det första bandet.

Det verkar alltså som om platsen ändras en hel del i de data som samlats in av forskare.

Till skillnad från 6 µm, som är ett mycket karakteristiskt band för vattenmolekylen, representerar detta 3 µm-band en molekyl som kan omvandla den till vatten, hydroxyl (O-H).

Det betyder att vattnet också kan bildas genom kemiska omvandlingsreaktioner från hydroxyl till vatten på månytan.

Du kanske undrar: "Hur är det möjligt att det finns vatten på månens yta?" Eller till och med "Varifrån kom vattnet?" Tja, i artikeln har de en teori.

"Det finns flera mekanismer för ursprunget till vatten i månjord som är relevanta för våra data", står det i artikeln, och även: "Vatten som finns i månens exosfär kan kemisorberas på kornytor.

Vatten kan tillföras av mikrometeoriter som innehåller flyktiga ämnen, och en del av detta vatten kan behållas i de glas som bildas av dessa nedslag eller tillföras exosfären och bli tillgängligt för kemisorption" (HONNIBALL et al., 2020).

Med andra ord kan vattnet komma från mikrometeoriter, och när de krossas på månytan fastnar molekylerna i något som forskarna kallar glas och kornytor.

Resultaten i den publicerade artikeln visar på ett konsekvent sätt att det finns en befintlig mekanism som producerar vatten på månytan genom nedslag.

Men tyvärr är utvecklingen av denna process mycket liten/små/små och kanske kommer vi aldrig att få se en simtävling på månen. Tyvärr, vi får nöja oss med våra vanliga pooler, stränder, floder och hav.

Om du vill läsa hela artikeln och få mer information om, här är den:

HONNIBALL, C. I. et al. SOFIA har upptäckt molekylärt vatten på den solbelysta månen. Natur Astronomi, s. 1-7, 26 ut. 2020.

Om du nu vill göra en cool bild som de du har sett här, kan du försöka med Mind the Graph! Mind the Graph är en plattform som låter dig presentera ditt forskningsprojekt, digitala innehåll på ett mer visuellt och attraktivt sätt, försök att Mind the Graph! Klicka på här för att börja använda den.

Och om du är en kemist som jag, kan du använda Kemi galleri i ditt arbete behöver du inte längre lida för att skapa molekyler, här kan du få vackra molekyler och strukturer. Kontrollera Mind the Graph.

Vatten på månen (inte tillräckligt för en swimmingpool) - den infraröda förklaringen

Om Fabricio Pamplona

Vatten på månen (inte tillräckligt för en swimmingpool) - den infraröda förklaringen

Prenumerera på vårt nyhetsbrev

Om Fabricio Pamplona