מיקום קרח מים על הירח עשוי שלא לדרוש חפירה בכל אתר מועמד. מחקר שפורסם ב-Science Advances ב-31 ביולי מצביע על כך שהגלים הסייסמיים מקדמים במהירות כפולה עד שלוש פעמים דרך הקרח באדמת הירח לעומת רגוליט יבש, והמודלים המשולבים של החוקרים יכולים לפתור את ההבדלים הללו לעומק של כ־800 מטרים, בערך 2,625 רגל.
המחקר נעשה על ידי גאולוגים מהמעבדה הלאומית לורנס ברקלי, אוניברסיטת מרילנד ואוניברסיטת הוואי, והגיע לנקודת הכרעה בתוכנית ממומנת מתקציב ציבורי: משימת ארטמיס של נאס"א מתמקדת באזור הקוטב הדרומי של הירח לנחיתות מאוישות בשנת 2028, והמיקום של הקרח קובע אילו אתרים הם אפשריים וכמה זמן הצוותים יכולים להישאר.
המטרה המעשי היא ברורה. הקרח המותך והמטוהר על הירח הופך למים לשתייה. באמצעות אלקטרוליזה הוא מפיק חמצן לנשימה ומימן לדלק. כל קילוגרם שמקורו באתר, הוא קילוגרם שפחות חייב לשגר מכדור הארץ בעלות ציבורית גבוהה.
הקרח משנה את אופי הקרקע
ההבנה הפיזיקלית המרכזית היא שהקרח מקשר בין גרגרי הרגוליט, מייצב את החומר ומאיץ את ההיסטות הסייסמיות העוברת בו. אזורי הקרח העשירים מציגים גם היכולת להחזיר את האנרגיה הסייסמית במקום לשדר אותה, בדומה לאופן שבו קול משיב את ההדים בקיר.
אותו אות ניתן למדוד בעומקים שלא נגישים כרגע על ידי המכשירים על פני השטח. חיישני מסלול בחלל מרגישים רק את השכבה העליונה של אדמת הירח. בגישה הסייסמית, ניתן לחפש מאות מטרים למטה, וזה חשוב כי ההערכות הן שהמרב deposits buried, ולא חשופים על פני השטח.
החוקר ניקולס שמרר מאוניברסיטת מרילנד אומר בהודעה של האוניברסיטה כי: "המודלים החדשים מאפשרים לבחון את ההבדלים בסוגי הקרח השונים על ידי זיהוי תבניות ייחודיות של סימני היסטות מיתרים."
מאגר הקרח שהושג במעבדה של Berkeley מסייע בהבנת הפיזיקה של הסלעים
הסיבה לכך שמודל כזה לא היה קיים קודם היא שמדובר באתגרים של שחזור התנאים הייחודיים של הירח. חומרים מגיבים שונה בחלל ריק בטמפרטורות נמוכות מאוד, וללא מדידות במעבדה לא ניתן היה להמיר קריאות סייסמיות להערכות מדויקות של כמות הקרח.
במעבדת Berkeley פיתחו מכשיר בשם FROST, הממוקם במקור באור האור המתקדם (Advanced Light Source), לניסוי הסלעים הקרחים שהופכים את הקרח לתנאי מיקרו-חיים על הירח. המכשיר קפא סלעים המשמשים כדמוי קרח לירח, והשתמש בטכנולוגיות HDR ו-X-ray כדי לעקוב אחר תהליך ההתקהלות של הקרח בין הגרגרים.
שלוש נקודות חיבור התפתחו במשותף: הראשון הוא תיאום הפיזיקה של הסלעים שהוספק על ידי Lisabeth, השני הוא בניית מודל של טמפרטורות מתחת לפני השטח באזור הדרום הקוטבי על ידי Matthew Siegler מהוואי, והשלישי הם סימולציות של רעידות אדמה קטנות שמתרחשות על הירח ומעבירות דרכן את הקרח.
החוקרים מציינים כי הסימולציות מצביעות על כך שכל סוג של deposit של קרח משאיר תבנית היסטות ייחודית המאפשרת לזהות ולהבדיל ביניהן.
המחקר נתמך על ידי משרדי האנרגיה האמריקניים, משרד המדע והמדע הבסיסי של סוכנות האנרגיה, וכן על ידי מכון המחקר של נאס"א לגלובליזציה של מערכת השמש, באמצעות הפרויקטים CLEVER ו-GEODES.
בחירת אתר הנחיתה כמטרה מעשית
המחשבה היא שככל שהשיטה הזולה יותר של סקר סייסמי תתאפשר, כן ייטב. חפירות מסובכות, יקרות ומוגבלות במרחב, וכל חור חפר בשטח מתאר נקודה אחת בלבד. לעומת זאת, סקר סייסמי המבוצע ממתקן יחיד יכול לכסות שטח רחב יותר, תוך שימוש במכשירים שכבר מייצרים אנרגיה סייסמית כחוליות לייצור אותות.
לאלו קיימים גם רובוטים שמפעילים פעולות חפירה, שיכולים לייצר אותות שגילו את הקרח באופן עקיף. כלים חפירה על רכב חלל שמתוכנן בקרוב לנחיתה יוכלו לייצר תדרים כאלה באופן פעיל.
למיקום המוצלח יש השפעה ישירה על תכנון המשימה: אתר עם קרח נגיש מעודד שהות ארוכה יותר על פני השטח ומפחית את המשקל שיש לשגר מניוּת הארץ. אתר שאין בו את הקרח הזה, מצמצם את היכולת להעמיס משימות ולחסוך במשאבים.
הקרח גם שומר על ערך מדעי נפרד מניהול הלוגיסטיקה. כקרעים שמופי בצלליות קבועות, הם מקפיאים את החומרים הימיים בעלות זמן רב, ויכולים לסייע לחקור כיצד הובאו המים למערכת השמש המוקדמת.
עדיין לא מדדו ישירות את קרח הירח
החוקרים מבהירים כי המוגבלות המרכזית היא שהתיאוריה מבוססת על מודלים ומדידות במעבדה, ולא על מדידות ישירות של הקרח על הירח בפועל. המודל מבוסס על מדגם של חומר קרקע מחוץ לכדור הארץ, ולא על מדידות של קרח שנאספו מהירח עצמו – שיכול להיות שונה במבנה ובתכולה.
בנוסף, לאחרונה הוכח כי צריך לבצע ניסויים בשטח כדי לאמת את ההשערות. אין כרגע ראיות ישירות לכמות הקרח, ליכולת להפיק ממנו מימד כלכלי, או ליתרונות של שיווק אותו ליישומים אוטונומיים.
משימות שפוטנציאלן יוכלו לאשש את ההשערה
יש סיכוי שמידע אצטרובל יגיע בזמן הקרוב. במשימת Chang’e-7 של סין, המשוגרת ב-2026, יותקן מכשיר סייסמי שיאפשר זיהוי קרח באזורים עם חשד כבד ל Deposit קרח. ההערכה היא שהמשימה תנחת בסביבת קרסט שנמצא סמוך ל-Shackleton.
בנאס"א, הצוות של ארטמיס שיכול להגיע אל הירח בשנת 2028, יוכל לפרוס תחנת ניטור סביבתי שתפיק נתוני סייסמיות, באמצעות כלים שכבר פותחו, כמו ה-VIPER שהייתי אמור לבחון את הקרח בקוטב הדרומי.
חשוב לציין כי הסטטוס של VIPER השתנה לאחר שאושר לנסיעה ב-2024, אך מועד הגעתו עוד עשוי להשתנות, ועל פי ההחלטות המתקבלות, יוצרו מגעים עם חברות פרטיות לסיוע בקבלת המטרות המדעיות.
הקוראים שמתעניינים בתוכנית זו, מוזמנים לעקוב אחר עדכוני נאס"א באתרי החלל בנוגע להכרזות על אתרי נחיתה ולהחלטות אחרות הקשורות למשימה, כי בסוף, השאלה המרכזית היא האם שיטת הסקר המוצעת תביא לשינויים בתוכניות או שלא.
שאלות נפוצות
מה מצא המחקר? שגלי היסטות נעשות במהירות כפולה עד שלוש פעמים במהירות דרך קרח באדמת הירח לעומת אדמה יבשה, ושהמודל המשולב שלהם יכול לסייע לסרטוט תצלום של הקרקע בעומקים של כ־800 מטרים.
האם מדדו את הקרח ישירות? לא. החוקרים מציינים במפורש שעדיין לא נעשה מדע מדויק של הקרח על הירח, והמחקר מבוסס על מודלים ותוצאות מעבדה שמבשרות על מה שמכשיר הראיה הסייסמי יזהה.
מדוע הקרח החשוב? הוא יכול לספק מים לשתיה, חמצן לנשימה ומימן לדלק, וכך להפחית את הצורך לשגר משאות מישראל או מארצות אחרות הללו.
איזו משימה תבצע את בניסוי הראיה הסייסמית ראשון? משימת Chang’e-7 של סין, שמתוכננת לנחות ב-2026 באיזור ה-Shackleton.
מתי מתוכננים נחיתות צוותי ארטמיס? בשנת 2028, כשהמשימה תתמקד באזורים הקוטביים של הירח.
מה קרה ל-VIPER? נאס"א ביטלה את הרכב בשנת 2024. בשנת 2025 היו מגעים עם חברות פרטיות, כדי לספק משימות "כיסוי" ל-VIPER באמצעות רכב מסחרי שיגיע לירח בסוף 2027, בתנאי שההישגים יעמדו בתנאים.
מי כסה את המחקר? משרדי האנרגיה והנוספים של נאס"א ומכון המחקר של סוכנות החלל האמריקאית.
