Tín dụng hình ảnh: Đại học Cornell
Tại Nam Cực của Mặt trăng, có một khu vực luôn nằm trong bóng tối của các miệng hố mà các nhà khoa học từ lâu đã tin rằng có thể có các lớp băng đá. Mặc dù thực tế là băng được phát hiện bởi hai tàu vũ trụ quay quanh mặt trăng, một cuộc khảo sát mới về khu vực của đài quan sát vô tuyến Arecibo khổng lồ đã không tìm thấy bất kỳ lớp bề mặt băng nào. Điều này không có nghĩa là băng không phải là băng ở đó, nhưng nó có thể bị mắc kẹt trong một khu vực rộng lớn dưới bề mặt, giống như băng vĩnh cửu. Arecibo là một công cụ tốt để phát hiện băng vì nó mang lại một dấu hiệu tiếng vang rất cụ thể trong phổ radio.
Mặc dù có bằng chứng từ hai tàu thăm dò không gian vào những năm 1990, các nhà thiên văn học radar cho biết họ không thể tìm thấy dấu hiệu của băng dày ở các cực mặt trăng. Nếu có nước ở các cực mặt trăng, các nhà nghiên cứu cho biết, nó bị phân tán rộng rãi và đóng băng vĩnh viễn bên trong các lớp bụi, giống như lớp băng vĩnh cửu trên mặt đất.
Sử dụng hệ thống radar bước sóng 70 cm (cm) tại Đài quan sát Arecibo của Tổ chức Khoa học Quốc gia (NSF), Puerto Rico, nhóm nghiên cứu đã gửi tín hiệu sâu hơn vào bề mặt cực của mặt trăng - hơn năm mét (khoảng 5,5 yard) - hơn bao giờ hết trước đây ở độ phân giải không gian này. Nếu có băng ở hai cực, cách duy nhất còn lại để kiểm tra nó là trực tiếp đến đó và làm tan một khối lượng nhỏ xung quanh bụi và tìm nước bằng máy quang phổ khối, ông Bruce Campbell thuộc Trung tâm nghiên cứu Trái đất và Hành tinh tại Viện Smithsonian.
Campbell là tác giả chính của một bài báo, Chuyên đề về Radar của bước sóng cực dài, cực kỳ nổi tiếng vào ngày 13 tháng 11 năm 2003 của tạp chí Nature. Các cộng tác viên của ông trên tàu thăm dò radar mới nhất của mặt trăng là Donald Campbell, giáo sư thiên văn học tại Đại học Cornell; J.F. Chandler của Đài quan sát vật lý thiên văn Smithsonian; và Alice Hine, Mike Nolan và Phil Perillat của Đài thiên văn Arecibo, được quản lý bởi Trung tâm thiên văn học và tầng điện ly quốc gia tại Cornell cho NSF.
Gợi ý về băng mặt trăng xuất hiện lần đầu tiên vào năm 1996 khi dữ liệu vô tuyến từ tàu vũ trụ Clementine đưa ra một số dấu hiệu cho thấy sự hiện diện của băng trên tường của một miệng núi lửa ở cực nam mặt trăng. Sau đó, dữ liệu phổ kế neutron từ tàu vũ trụ Lunar Prospector, được phóng vào năm 1998, cho thấy sự hiện diện của hydro, và bằng suy luận, nước, ở độ sâu khoảng một mét ở các cực mặt trăng. Nhưng các cuộc thăm dò radar của radar bước sóng 12 cm tại Arecibo cho thấy không có bằng chứng về băng dày ở độ sâu lên tới một mét. Donald Lunar Prospector đã tìm thấy nồng độ hydro đáng kể ở các cực mặt trăng tương đương với nước đá ở nồng độ một vài phần trăm của đất mặt trăng, ông Donald Campbell nói. Có một số ý kiến cho rằng nó có thể ở dạng lớp băng dày ở một số độ sâu, nhưng dữ liệu mới này từ Arecibo khiến điều đó khó xảy ra.
Bruce Campbell nói, không có nơi nào chúng tôi đã xem xét với bất kỳ bước sóng nào trong đó bạn thấy loại chữ ký đó.
Tờ báo Tự nhiên lưu ý rằng nếu băng tồn tại ở các cực mặt trăng thì nó sẽ khác biệt đáng kể so với các lớp băng dày, kết hợp quan sát được trong các miệng hố bị che khuất trên Sao Thủy, được tìm thấy trong hình ảnh radar Arecibo. Những gì bạn thấy trên sao Thủy là những lớp trầm tích khá dày theo thứ tự một mét trở lên bị chôn vùi, nhiều nhất là một lớp bụi nông. Đó là kịch bản mà chúng tôi đang cố gắng tìm kiếm cho mặt trăng, Bruce Campbell nói. Sự khác biệt giữa Sao Thủy và mặt trăng, các nhà nghiên cứu cho biết, có thể là do tỷ lệ sao chổi trung bình thấp hơn trên bề mặt mặt trăng, do các tác động của sao chổi gần đây đối với Sao Thủy hoặc do mất băng nhanh hơn trên mặt trăng.
Điều làm cho các cực mặt trăng bẫy lạnh tốt cho nước là nhiệt độ âm 173 độ C (âm 280 độ F). Các chi của mặt trời chỉ tăng khoảng hai độ so với đường chân trời ở các cực mặt trăng để ánh sáng mặt trời không bao giờ xuyên qua các miệng hố sâu, và một người đứng trên sàn miệng núi lửa sẽ không bao giờ nhìn thấy mặt trời. Radar Arecibo đã thăm dò các tầng của hai miệng hố trong bóng tối vĩnh viễn ở cực nam mặt trăng, Shoemaker và Faustini, và, ở cực bắc, các tầng của Hermite và một số miệng hố nhỏ trong miệng núi lửa lớn Peary. Ngược lại, Clementine tập trung vào các bức tường dốc của miệng núi lửa Shackleton, nơi có thể sàn gỗ có thể được nhìn thấy trên đường từ Trái đất. Bruce Campbell có một cuộc tranh luận về cách diễn giải dữ liệu từ một bề mặt gồ ghề, nghiêng, Bruce Campbell nói.
Đầu dò radar Arecibo là một máy dò băng dày đặc biệt tốt vì nó tận dụng một hiện tượng được gọi là tán xạ ngược kết hợp. Sóng radar có thể di chuyển quãng đường dài mà không bị hấp thụ trong băng ở nhiệt độ dưới mức đóng băng. Phản xạ từ sự bất thường bên trong băng tạo ra tiếng vang radar rất mạnh. Ngược lại, đất mặt trăng hấp thụ hơn nhiều và không tạo ra tiếng vang radar mạnh như vậy.
Nguồn gốc: Cornell News phát hành
