'מחזור מים על הירח' הוא ביטוי שאנשים רבים - כולל מדעני ירח - מעולם לא ציפו לשמוע. הממצא החדש והמפתיע הזה של מים הנמצאים בכל מקום על פני הירח, שנחשף ואושר על ידי שלוש חלליות שונות בשנה שעברה, היה אחד הנושאים העיקריים של דיונים ומחקרים אחרונים של חוקרי ירח. אבל להבין את המחזור של איך המים מופיעים ונעלמים במהלך היום הירח נותר חמקמק. נכון לעכשיו, מדענים חושדים בכמה תהליכים שונים שיכולים לספק מים והידרוקסיל (OH) אל פני הירח: מטאוריטים או שביטים פוגעים בירח, יציאות גזים מבפנים הירח, או רוח השמש המקיימת אינטראקציה עם הרגולית הירח. אבל עד כה, אף אחד מהפרטים של אף אחד מהתהליכים הללו לא מסתדר.
דנה הארלי מהמעבדה לפיזיקה יישומית של אוניברסיטת ג'ונס הופקינס היא חלק מצוות מדענים המנסים להדגים את מחזור המים הירחי, והיא דנה בעבודה בפורום הירח השנתי השלישי של המכון למדעי הירח של נאס'א במרכז המחקר איימס, 20-22 ביולי, 2010 .
'כשאנחנו עושים את המודל, אנחנו מניחים שהדרך שבה המים הולכים לאיבוד היא באמצעות פוטודיסוציאציה, וכך זה קובע את לוח הזמנים', אמר הארלי ל-Universe Today. 'ובשימוש בלוח הזמנים הזה, הכמות שנכנסת דרך רוח השמש או המיקרומטאוריטים לא יכולה להסתכם בכמות הנצפית אם היא במצב יציב, אז משהו לא מתרוצץ.'
פוטודיסוציאציה כרוכה בפירוק של חומר לרכיבים פשוטים יותר על ידי אנרגיית הקרינה של אור השמש.
נראה שכמות המים משתנה במהלך יום הירח. שתי תצפיות בהפרש של שבוע על ידי ספקטרומטר בחללית Deep Impact (הנקראת כעת EPOXI) המחודשת הראו שבאזור שהיה ליד סופ הירח עם עלות השחר יש כמות ניתנת לזיהוי של מים והידרוקסיל, ושבוע לאחר מכן כשהיה קרוב לצהריים, אלה חומרים נעלמו. אבל באזור החדש עם עלות השחר היו אז H2O ו-OH.
תיאוריה אחת גורסת שהמים וההידרוקסיל נוצרים, בחלקם, מיוני מימן ברוח השמש. עד הצהריים המקומיים, כשהירח בחום החם ביותר, מעט מים והידרוקסיל הולכים לאיבוד. בערב, פני השטח מתקררים שוב, והמים וההידרוקסיל חוזרים.
אבל, אמר הארלי, רוח השמש במצב יציב אינה משחזרת את צפיפות פני השטח הנצפית של מים והידרוקסיל.
בנוסף, הסתכלות על המקורות האפשריים האחרים - שיעור המקור הידוע של מיקרומטאורואידים ושביטים - אינו מספק גם את כמות ה-H20 וה-OH שנצפו.
'אנחנו באמת רוצים לקבל הרבה יותר תצפיות כדי להבין איך זה מתפתח במהלך היום', אמר הארלי.
מים באזורי קוטב על הירח קרדיט: ISRO/NASA/JPL-Caltech/Brown Univ./USGS
בהרצאתה אמרה הארלי שהצוות שלה ניסה לבחון את כל הזוויות והרעיונות האפשריים, כולל פגיעות שביט גדולות יותר לאחרונה בירח, או אולי אירוע עונתי שבו מים שהושקעו בקטבי החורף יכולים להשתחרר כשהם מתחממים בקיץ. אך עד כה אף אחד מהרעיונות הללו לא נבדק או עוצב, ונכון לעכשיו אינו מספק פתרון למחזור המים היומי שנצפה.
היא גם ציינה שמכיוון שכמובן מתרחשים כמה תהליכים ייחודיים, האינטראקציה בין פני השטח לאטמוספירה זקוקה למחקר נוסף.
'המשטח והאווירה מחוברים', אמר הארלי בראיון ל-Universe Today. “האווירה מופקת מפני השטח; אין אטמוספירה שנמשכת זמן רב על הירח והיא כל הזמן מיוצרת ואובדת. ולכן זה מגיע מפני השטח, או ממשהו שמגיע מגרגרי הרגולית הירחי או ממשהו שמקיים אינטראקציה עם אותם גרגרים, בין אם זו רוח שמש או משהו שמשפיע. אז, פני השטח הם מקור האטמוספירה והאטמוספירה הזו חוזרת ומקיימת אינטראקציה עם פני השטח שוב. ואתה באמת צריך להבין את כל המערכת הזאת'.
אז מה הניחוש הטוב ביותר שלה לגבי מקור המים?
הארלי אמר שחייב להיות איזשהו מיחזור בתוך הרגולית, ואולי כימיה מורכבת של פני השטח המאפשרת ל-H20 ול-OH להתקיים לפרקי זמן ארוכים יותר, מה שיסביר טוב יותר את צפיפות פני השטח.
'מה שהסתכלתי עליו זה מה יכול לקרות באטמוספירה ואיך דברים מזנקים מעל פני השטח ואז חזרה למטה אל פני השטח', אמרה. 'הרגולית הירח רופף למדי, והחלקיקים והגזים הקטנים הללו יכולים לרדת בתוך הרגולית ולהימצא בחלק העליון של כמה סנטימטרים ולעשות את דרכם למטה ולחזור החוצה. אז יש חילופי דברים שקורים בשכבה העליונה ההיא שפועלת כמו מאגר. זה הניחוש הכי טוב שלי לגבי מה שקורה'.