Din jurnalul Lunii: o cronică a călătoriei Terrei prin spaţiu şi timp, văzută de pe Lună Understand article

Tradus de Mircea Băduţ. Pe suprafaţa Lunii sunt ascunse indicii ale istoriei Pământului, Căii Lactee şi Universului.

Imagine luată de telescopul
Galileo în timpul zborului
sistemic Pământ-Lună în
1992

Mulţumim NASA pentru
imagine

Luna i-a fost companioană Terrei pentru aproximativ 4,5 miliarde de ani. Ele au călătorit împreună în jurul Soarelui şi prin galaxia Calea Lactee. S-au format laolaltă, au evoluat împreună şi au trăit o istorie comună. Însă ceea ce face din Lună un loc atât de interesant ştiinţific, în comparaţie cu Pământul, este simplitatea sa. Îi lipseşte atmosfera protectoare, nu are vânturi sau ploi, iar scoarţa sa nu este remodelată de activitate tectonică. Astfel că suprafaţa străveche a Lunii poartă semnele şi istoria chimică a aventurii sale alături de Terra şi păstrează foarte bine mărturii ale celei mai îndepărtate istorii geologice.

Da, Luna ne poate spune povestea formării planetelor din Sistemul Solar, constituind şi un jurnal al aventurii sale alături de Terra. Ne poate povesti despre locurile prin care a fost planeta noastră, şi despre camarazii de călătorie pe care i-a întâlnit pe calea spaţio-temporală.

În acest serial cu două episoade vă voi spune mai întâi de ce doresc cercetătorii să se întoarcă pe Lună, ce întrebări ştiinţifice ne rămân, şi de ce este aşa de important să aflăm răspunsurile. Cel de-al doilea articol (din numărul viitor al revistei) se va focaliza pe provocările întoarcerii pe Lună şi pe obţinerea acestor răspunsuri.

Specia umană a ajuns pe Lună de şase ori, în perioada 1969-1972. În 1972 elevii de astăzi nu se născuseră, nu existau telefoane mobile, calculatoarele aveau mărimea unei camere, iar cunoaşterea ştiinţifică şi abilităţile tehnice erau inferioare celor de astăzi. Ştiinţa şi tehnologia s-au dezvoltat foarte mult de când omul a păşit pe Lună, iar explorarea lunară este acum abordată altfel decât atunci.

Harta arată locurile de aterizare ale misiunilor Apolli, Luna şi Surveyor.
Mulţumim NASA pentru imagine

Doisprezece oameni au călcat pe Lună în timpul misiunilor Apollow1. Ei au adus de acolo 382 de kilograme de material lunarw2. De asemenea, Uniunea Sovietică a avut un program de explorare lunară foarte activ, şi – chiar dacă nu au trimis acolo oameni – ei au folosit roboţi pentru cercetarea suprafeţeiw3. Dintre acele misiuni cu automate robotice, trei misiuni Luna s-au întors cu un total de 300 grame de rocă de adâncimew2,w4.

Eşantioanele aduse de misiunile Apollo sunt stocate într-o facilitate specială din Houston, Texas, SUA, iar eşantioanele aduse de misiunile Luna se află la Institutul Verndasky din Rusia. Ele sunt studiate şi astăzi de cercetători, şi contiună să producă rezultate ştiinţifice noi şi surprinzătoare.

Bazine de impact de pe Lună.
Cele mai energice evenimente de ciocnire pe suprafaţa lunară au produs bazine de impact imense, cu peste 300 km în diametru. Topografia codificată cromatic acoperă de la 8 kilometrii sub media globală (de la negru la vişiniu) până la 8 kilometri deasupra mediei (alb). Cel mai larg şi cel adânc bazin este Bazinul Aitken de la Polul Sud. Cel mai recent şi cel mai bine conservat este Bazinul Orientale. Acest inventar al bazinelor are la bază analizele din perioada misiunilor Apollo.
Sunt în derulare eforturi noi de detectare a altor bazine.
Mulţumim LPI (Paul Spudis şi David Kring) pentru imagine

Deşi am ajuns pe Lună, omul de-abia i-a ‘zgâriat suprafaţa’, în termeni de explorare şi de înţelegere a ceea ce ne poate ea spune despre noi înşine. Aşa cum extratereştii care ar ateriza pe o dună din deşertul Sahara nu ar putea spune că au explorat sau că au înţeles întreaga Africă, tot la fel este şi cunoaşterea noastră în explorarea Lunii.

Istoria Terei şi a Sistemului Solar

Formarea Lunii încă este o chestiune în dezbatere ştiinţifică. Teoria cea mai acceptată este acea a unui corp mare, numit Theia, care a lovit cândva planeta noastră, cauzând atât distrugerea Theiei cât şi o desprindere semnificativă de materie din Terraw5. Atunci a fost aruncat în spaţiu un nor masiv de resturi, care, dealungul timpului, s-a acumulat formând Luna. Totuşi, sunt şi aspecte inconsistente în acest model, iar simulările pe computer nu ajung la vreun rezultat similar Pământului şi Lunii aşa cum le ştim astăzi.

Analizele chimice detaliate ale eşantioanelor lunare culese din locaţii noi vor oferi cercetătorilor mai multe informaţii despre compoziţia Lunii şi vor extinde cunoaşterea umană privind modul în care s-a format Luna (vedeţi şi Herwartz et al., 2014, pentru urme ale Theiei în eşantioanele de sol lunar).

Astronautul Frank De Winne,
comandantul Expediţiei 21 a
Agenţiei Spaţiale Europeane,
exersează pe COLBERT
(Combined Operational Load
Bearing External Resistance
Treadmill) în nodul Harmony
al Staţiei Spaţiale
Internaţionale

Mulţumim NASA pentru
imagine

Pentru a stabili vârsta eşantioanelor de rocă lunară, cercetătorii se bazează pe analiza procentului de izotopi părinte-fiică distincţiw6. Prin extensie, această metodă poate fi folosită şi pentru a identifica vârsta unor anumite zone sau a unor cratere din care au fost prelevate eşantioanew7. Combinând aceste informaţii cu numărul de cratere dintr-o anumită zonă se poate estima câţi meteoriţi au lovit suprafaţa lunară dealungul timpului. Din astfel de informaţii se pot deduce vârstele suprafeţelor cu cratere din orice zonă a Lunii şi se pot face evaluări chiar şi asupra Sistemului Solar. Pe măsură ce savanţii învaţă mai multe despre istoria de impacturi meteoritice a Lunii, deducţiile devin mai precise şi se pot extinde şi asupra istoriei cosmice a Terrei, ale cărei mărturii au fost aici şterse în timp de propriul mediu (vânduri, ploi, mişcări tectonice).

Misiunea LCROSS de la NASA (Lunar Crater Observation and Sensing Satellite – satelit de urmărire şi observare a craterelor lunare) a confirmat că în regiunile polare ale Lunii, unde nu ajunge lumina, există gheaţă de apă şi gaze îngheţate (precum metan, amoniac, hidrogen, bioxid de carbon, monooxid de carbon)w8. Gheaţa lunară este un amestec a ceea ce s-a adus la suprafaţă pe durata ciocnirilor, iar analizarea acestui mix de gheaţă ne poate fi util la înţelegerea originii apei pe Pământ. În plus, gheaţa lunară este considerată o capcană ideală în care au fost prinse gaze şi reacţii din chimia pre-biotică. Câteva teorii sugerează că precursorii timpurii ai vieţii de pe Terra au fost generaţi sau transportaţi prin ciocniri de gheaţăw9, astfel că analizarea gheţii lunare ne-ar putea ajuta şi să înţelegem originile vieţii pe Pământ.

Călătorind dincolo de Lună

Putem folosi Luna şi ca locaţie de testare şi de pregătire a misiunilor având ca destinaţie planeta Marte sau alte corpuri din Sistemul Solar. Am învăţat mult folosind mediile speciale de pe Pământ şi Staţia Spaţială Internaţională (ISS), dar Luna reprezintă un nivel de dificultate superior acestora. Marte va fi o provocare şi mai mare decât Luna; trebuie să ne încercăm forţele mai întâi pe Lună, care e mai apropiată de noi, înainte de a reuşi pe corpuri cereşti mai îndepărtate. Luna poate constitui loc de testare pentru:

  • construirea unei baze pe altă planetă. Putem folosi experienţa acumulată la baze îndepărtate, precum staţiile de cercetare din zona Arctica şi Antarctica, dar mai avem mult de învăţat despre construirea unui habitat în afara planetei. Pentru a afla mai multe despre aceasta, se poate folosi referinţa la o lecţie despre habitate spaţialew10.
  • dezvoltarea şi implementarea procedurilor de exploatare a resurselor naturale de pe suprafaţa Lunii pentru a minimiza transportul de pe Terra (ceea ce se numeşte ‘utilizarea resurselor in situ’ – ISRU). Resursele locale pot furniza materialele necesare pentru construirea habitatelor, pentru protejarea astronauţilor de radiaţie, pot asigura materie primă pentru agregatele de menţinere a vieţii, şi chiar pot acoperi necesarul de combustibil pentru explorare planetară. Folosirea resurselor este testată activ de agenţiile spaţialew11, iar eforturile lor vor alimenta cunoaşterea necesară misiunilor lunare şi planetare.
Timona submarinului de
clasă Ohio cu rachete
ghidate, USS Florida
(SSGN-728), în martie 2010

Imagine din domeniul
public/Wikimedia
  • confruntarea cu riscurile de sănătate şi cu defecţiunile tehnice, precum cele provocate de radiaţie ori de praful lunar. Experienţa din industrii precum cea a energiei nucleare ori din minerit ne ajută, dar va fi nevoie de adaptări înainte de implementarea în misiuni lunare. Se consideră că apa poate constitui o bună protecţie împotriva radiaţiei cosmice, dar cum obţinem apă pe Lună? Este prea grea pentru a fi transportată în cantităţi mari, aşa că trebuie să o recoltăm sau să o producem acolo.
  • misiuni operative cu resurse limitate de hrană şi apă – misiunile submarine, polare sau ale ISS ne pot ajuta cu practici şi informaţii, dar este esenţial să fim capabili să creştem hrană pe Lună.
  • echiparea habitatului cu uneltele potrivite – misiunile submarine, polare sau ale Staţiei Spaţiale Internaţionale ne ajută şi să creăm listele de echipamente necesare, însă va trebui să avem pe Lună şi un atelier pentru fabricarea şi repararea de mici piese de echipament. Mai mult, vor trebui asigurate trei nivele de redundanţă pentru echipamentele de menţinere a vieţii, pentru protecţia astronauţilor.
  • tratarea urgenţelor medicale în lipsa personalului medical – misiunile submarine, polare şi ale ISS ne-au învăţat multe şi la acest capitol, dar rămân şi aspecte de rezolvat, precum tratarea infecţiilor, realizarea de mici operaţii chirurgicale, sau rezolvarea urgenţelor dentare. O soluţie parţială ar putea fi să avem un medic în echipaj.
  • Craterul meteoritului
    Barringer din Arizona, SUA

    Imagine din domeniul public.
    Mulţumim U.S. Geological
    Survey

    studiu psihologic al traiului în condiţii de mediu extreme, departe de familie, prieteni şi de confortul modern. S-au aflat multe de la misiunile izolate, dar încă sunt discuţii privind modul în care stresul psihic poate fi testat şi contracarat. Participanţii la simulări ştiu că este doar o simulare şi că ea se va sfârşi cu bine. Însă cum se vor simţi oamenii privind Pământul micşorându-se în timp ce călătoresc timp de luni de zile într-o capsulă mică în drum spre Marte? Nu prea avem mijloace precise de a simula o astfel de experienţă.

Luna ar putea deveni şi un avanpost pentru explorare spaţială. Resursele lunare pot fi folosite pentru a genera combustibil şi alte consumabile, precum oxigenul. Baza de pe lună ar putea deveni un punct de colectare pentru resurse provenind de pe Terra şi pentru resurse fabricate pe Lună pentru misiunile către alte planete. Mai mult, gravitaţia redusă de acolo ar face ca lansările misiunilor de explorare cosmică să necesite mai puţină energie decât lansările de pe Pământ. Anumite zone terestre din deşert şi de la poli pot fi folosite ca locaţii de testare, însă Luna promite a fi cel mai bun loc pentru testarea misiunilor spaţiale viitoare.

Există multe motive ştiinţifice şi practice pentru a ne îndrepta atenţia asupra Lunii. Pentru următoarea decadă mai multe agenţii spaţiale, ţări şi chiar întreprinderi private şi-au planificat misiuni robotizate. Următoarea provocare este să aflăm cum ajungem acolo şi cum aducem de acolo eşantioane şi cunoaştere. Vom vedea câteva idei pentru aceasta în viitoare ediţie a revistei Science in School.

Expresii de recunoştinţă

Mulţumim lui James Carpenter de la Agenţia Spaţială Europeană (ESA) pentru sugestiile de valoare asupra articolului.

Download

Download this article as a PDF

References

  • Herwartz D, Pack A, Friedrichs B, Bischoff A (2014) A study reporting isotopic traces of Theia: Identification of the giant impactor Theia in lunar rocks. (Un studiu asupra urmelor izotopice ale lui Theia: identificarea impactului Theia asupra rocilor lunare) Science 344(6188): 1146-1150

Web References

  • w1 – Căutaţi pe web-site-ul NASA pentru o scurtă descriere a programului Apollo şi a misiunilor sale pe Marte.
  • w2 – Aflaţi ce s-a întâmplat cu eşantioanele lunare aduse de misiunile Apollo.
  • w3 – Comparaţi obiectivele diferitelor misiuni trimise spre Lună.
  • w4 – Institutul de cercetări lunare şi planetare (LPI) al Asociaţiei universitare de cercetări spaţiale (USRA) furnizează un sumar al misiunilor Luna lansate de Uniunea Sovietică.
  • w5 – Într-un articol intitulat ‘How did the Moon form (Cum s-a format Luna)?’, un material video explică una dintre teoriile posibile.
  • w6 – Aflaţi mai multe despre izotopii părinte-fiică.
  • w7 – Căutaţi pe web-site-ul LPI mai multe informaţii despre craterele de impact de pe Lună şi despre ceea ce putem afla de la ele.
  • w8 – Citiţi despre LCROSS din web-site-ul NASA.
  • w9 – Citiţi un articol ce explică modul în care originea vieţii pe Pământ a fost legată de cometele cu gheaţă.
  • w10 – Vreţi să construiţi un habitat cosmic în sala de clasă? Accesaţi acest articol dintr-o ediţie anterioară a revistei:
  • w11 – Citiţi mai multe despre eforturile NASA de a dezvolta proceduri de utilizare a resurselor in-situ.

Resources

  • Pentru mai multe informaţii despre cum estimează astronomii vârsta planetei Marte prin numărarea craterelor vedeţi aceste articol dintr-o ediţie anterioară:
  • În ‘Ice on the Moon (Gheaţă pe Lună)’, cercetătorii NASA explică originea gheţii pe Lună şi de ce aceasta este atât de interesantă.

Author(s)

Erin Tranfield a lucrat la Centrul de Cercetări Ames al NASA din Mountain View, CA, SUA, unde a studiat toxicitatea prafului lunar. Ea se află acum în Portugalia, la Institutul Gulbenkian de Ciência şi colaborează cu Agenţia Spaţială Europeană la efortul de a relua explorarea lunară.


Review

Acest articol (primul dintr-o serie de două articole) ne oferă o viziune asupra modului în care s-a format Luna, despre vizitele oamenilor pe suprafaţa Lunii şi despre beneficiile acestora. Când călătorim în spaţiu, de exemplu spre Marte sau mai departe, Luna ne apare ca fiind un loc de testare foarte important pentru pregătirea călătoriilor – câteva dintre aceste provocări sunt sumarizate în articolul de faţă şi vor fi discutate în partea a doua.

Acest articol poate fi util nu doar pentru orele de fizică, ci şi pentru geografie, biologie şi limbi.

Întrebări ajutătoare pentru asimiliare:

  • Cum s-a format Luna?

  • De ce a vizitat omul Luna? Cât de frecvent au vizitat-o şi ce naţionalităţi au fost implicate?

  • Care sunt diferenţele dintre suprafaţa şi atmosfera Lunii şi cele ale Terrei?

  • De ce ar putea deveni Luna importantă pentru explorări planetare ulterioare?


Gerd Vogt, Şcoala Secundară Superioară pentru Mediu şi Economie, Yspertal, Austria




License

CC-BY-NC-ND