It’s official. There’s water on the Moon.

We’ve thought that there was for over a decade, based on detections described back in 2009, but there was room for interpretation in the wavelengths used. Now, using a different wavelength unique to water, scientists report the first unambiguous detection.

Permanently shadowed regions where lunar water may exist. (NASA’s Goddard Space Flight Centre

Those 2009 conclusions were apparently on the money.

The ambiguity arose because the 2009 detections were made in the 3-micrometre infrared band. At this wavelength, there were two possibilities – water, or another hydroxyl compound comprising hydrogen and oxygen.

Led by astronomer Casey Honniball of the NASA Goddard Space Flight Centre, a team of scientists decided to look into the wavelength that could confirm or overturn those findings. The 6-micrometre infrared band should show a line that can only be created by two hydrogen atoms and one oxygen atom – what is called the H-O-H bend vibration.

But actually making an unambiguous detection in that band is tricky. It requires the use of the Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy (SOFIA), a special, one-of-a-kind telescope that is flown in a plane above the bulk of Earth’s atmosphere.

„SOFIA is the only current and planned observatory capable of these observations,” Honniball told ScienceAlert.

„Current lunar spacecraft do not have instruments that can measure at 6 micrometres, and from the ground, Earth’s atmosphere blocks 6-micron light, and so it cannot be done from ground-based observatories. SOFIA flies above 99.9 percent of the Earth’s water vapour, which allows 6-micrometre light to pass through and be observed. And luckily SOFIA’s FORCAST instrument can make 6-micrometre measurements and look at the Moon.”

Using FORCAST, the team carefully studied a region in which the 3-micrometre detections had been made – high southern latitudes, around the south pole. There, they found the emission line they had been hoping for – that unique signature that could only be created by the H-O-H bend vibration.

Based on their detections, the team estimates water abundances of around 100 to 400 parts per million – consistent with 3-micrometre detections made by the Moon Mineralogy Mapper.

Of course, there are no liquid lakes sloshing around on the lunar surface, and any frozen water would sublimate as soon as the sunlight hit it. But there are multiple ways the Moon could still be harbouring surface water.

„We mainly think the water is in glass,” Honniball said.

„When a micrometeorite impacts the Moon, it melts some lunar material, which quickly cools and forms a glass. If there is water already present, formed during or delivered during the impact, some of the water can be captured in the structure of the glass while it cooled.”

In a separate paper led by astronomer Paul Hayne of the University of Colorado Boulder, scientists explored another possibility – regions of permanent shadow in polar craters. At high latitudes, high crater rims create regions that sunlight never touches.

In these spots, temperatures never reach above approximately -163 degrees Celsius (-260 degrees Fahrenheit), creating cold traps that could harbour hidden patches of water ice.

Using data from NASA’s Lunar Reconnaissance Orbiter, Hayne and his colleagues calculated that there could be as much as 40,000 square kilometres (15,000 square miles) of such permanently shadowed surface. And 60 percent of that is at the south pole.

„The temperatures are so low in cold traps that ice would behave like a rock,” Hayne said. „If water gets in there, it’s not going anywhere for a billion years.”

Both papers have very important implications for future lunar missions. NASA is planning to establish a lunar base as part of the Artemis mission; if an abundant source of water can be found nearby, lunar residents could make use of it for drinking, for growing crops, even splitting it using electrolysis to obtain hydrogen for rocket fuel.

But we need to get a better picture of where the water might be, and how much is there. The work of Haynes’ team will help work out where to look; the work of Honniball’s team gives us the how. All we need now is the telescope time.

„We have been granted two more hours on SOFIA and are requesting an additional 72 hours,” Honniball said. „With more observations we will be able to characterise the behaviour of water across the lunar surface and understand its source, where it resides, and if it moves around the lunar surface.”

Se presepunea existența apei, pe baza detecțiilor descrise în 2009, dar au existat interpretari diferite funcție de lungimile de undă utilizate. Acum, folosind o lungime de undă diferită unică pentru apă, oamenii de știință raportează prima detectare fără de echivoc.

Ambiguitatea a apărut deoarece detecțiile din 2009 au fost făcute în banda infraroșu de 3 micrometri. La această lungime de undă, existau două posibilități – apă sau un alt compus hidroxil care conține hidrogen și oxigen.

Condusă de astronomul Casey Honniball de la NASA Goddard Space Flight Center, o echipă de oameni de știință a decis să analizeze lungimea de undă care ar putea confirma sau răsturna aceste descoperiri. Banda cu infraroșu de 6 micrometri ar trebui să prezinte o linie care poate fi creată doar de doi atomi de hidrogen și un atom de oxigen – ceea ce se numește vibrația H-O-H.

Dar, de fapt, a face o detectare fără echivoc în acea bandă este dificil. Necesită utilizarea Observatorului stratosferic pentru astronomie în infraroșu (SOFIA), un telescop special unic, care zboară deasupra atmosferei Pământului.

„SOFIA este singurul observator actual și planificat capabil de aceste observații”, a declarat Honniball pentru ScienceAlert.

„Nava spațială lunară actuală nu are instrumente care să poată măsura la 6 micrometri, iar de la sol, atmosfera Pământului blochează lumina de 6 microni și, prin urmare, nu se poate face din observatoarele de la sol. SOFIA zboară peste 99,9 la sută din vaporii de apă ai Pământului. , care permite luminii de 6 micrometri să treacă și să fie observate. Și din fericire, instrumentul FORCAST al SOFIA poate face măsurători de 6 micrometri și poate privi Luna. „

Folosind FORCAST, echipa a studiat cu atenție o regiune în care au fost făcute detecții de 3 micrometri – latitudini sudice ridicate, în jurul polului sudic. Acolo, au găsit linia de emisie la care sperau – acea semnătură unică care nu putea fi creată decât prin vibrația curbei H-O-H.

Pe baza detecțiilor lor, echipa estimează abundențe de apă de aproximativ 100 până la 400 de părți pe milion – în concordanță cu detecțiile de 3 micrometri efectuate de Moon Mineralogy Mapper.

Desigur, nu există lacuri lichide care să se strecoare pe suprafața lunară și orice apă înghețată s-ar sublima imediat ce lumina soarelui a lovit-o. Dar există mai multe moduri în care Luna ar putea încă adăposti apele de suprafață.

„Credem în principal că apa este prinsă în sticlă”, a spus Honniball.

„Când un micrometeorit are impact asupra Lunii, acesta topește un material lunar, care se răcește rapid și formează un pahar. Dacă există deja apă, formată în timpul sau livrată în timpul impactului, o parte din apă poate fi capturată în structura paharului. în timp ce s-a răcit. „

Într-o lucrare separată condusă de astronomul Paul Hayne de la Universitatea din Colorado Boulder, oamenii de știință au explorat o altă posibilitate – regiunile de umbră permanentă din craterele polare. La latitudini mari, jantele înalte ale craterelor creează regiuni pe care soarele nu le atinge niciodată.

În aceste locuri, temperaturile nu depășesc niciodată peste aproximativ -163 grade Celsius (-260 grade Fahrenheit), creând capcane reci care ar putea adăposti pete ascunse de gheață de apă.

Folosind date de la Lunar Reconnaissance Orbiter al NASA, Hayne și colegii săi au calculat că ar putea exista până la 40.000 de kilometri pătrați (15.000 de mile pătrate) de o astfel de suprafață umbrită permanent. Și 60% din acestea se află la polul sud.

„Temperaturile sunt atât de scăzute în capcanele reci încât gheața s-ar comporta ca o piatră”, a spus Hayne. „Dacă apa ajunge acolo, nu va mai pleca nicăieri timp de un miliard de ani”.
Ambele lucrări au implicații foarte importante pentru viitoarele misiuni lunare. NASA intenționează să stabilească o bază lunară ca parte a misiunii Artemis; dacă în apropiere se găsește o sursă abundentă de apă, locuitorii lunari ar putea să o folosească pentru băut, pentru cultivarea culturilor, chiar folosind electroliza pentru a obține hidrogen pentru combustibilul rachetelor.

Dar trebuie să avem o imagine mai bună despre locul în care ar putea fi apa și cât de multă este acolo.

„Ni s-au acordat încă două ore pe SOFIA și solicităm încă 72 de ore”, a spus Honniball. „Cu mai multe observații vom putea caracteriza comportamentul apei pe suprafața lunară și să înțelegem sursa acesteia, unde se află și dacă se mișcă în jurul suprafeței lunare.”

The weather may be crappy where you are right now, but count your lucky stars you live in the comfort of planet Earth, because out there in space, sh*t just got real.For the first time, Scientists  have identified cold, dense clouds condensing around a super-massive black hole in the centre of a huge cluster of galaxies called Abell 2597. Not only are these monstrous intergalactic gas clouds pouring down on the black hole, they’re also feeding it, which could explain how very big black holes keep getting more massive.”Although it has been a major theoretical prediction in recent years, this is one of the first unambiguous pieces of observational evidence for a chaotic, cold rain feeding a super-massive black hole,” said one of the team, astronomer Grant Tremblay from Yale University.”It’s exciting to think we might actually be observing this galaxy-spanning rainstorm feeding a black hole whose mass is about 300 million times that of the Sun.”Tremblay and his team used data from the Atacama Large Millimetre/submillimetre Array (ALMA) telescope in Chile to locate the activities of cold molecular gas in the centre of the Abell 2597 Brightest Cluster Galaxy – a huge spiral of 50 galaxies located about 1.23 billion light years from Earth.The Scientists discovered three huge cold gas clouds travelling about 1 million km per hour (around 300 km per second) towards the black hole.They estimate that both cloud contained as much material as 1 million Suns, and spans at least 10 light-years across. To put that in perspective, 1 light-year is around 9.5 trillion kilometres (5.88 trillion miles), so, umm, you’re gonna need a bigger umbrella.And if you believe we’re oversimplifying by calling this phenomenon crazy black hole rain, Michael Byrne from Motherboard explains:„Astrophysics and astronomy are overloaded with metaphors, but, in this case, black hole rain is almost a literal description. The precipitation we experience here on Earth happens as moisture-laden air cools and condenses.It turns out that something similar happens among clusters of galaxies characteristically found commingling with clouds of hot, ionised plasma – some regions of gas cool and fall inward as they condense.”Not only is it incredibly cool that scientists have witnessed a brand new – and completely badass – form of space weather, but the discovery is helping us make sense of how black holes continue to grow so enormous before they eventually collapse under the mass of their own gravity and die.Astronomer have long suggested that supermassive black holes – the biggest black holes we know about in terms of mass – in the largest galaxy clusters grow by feeding on a slow, steady diet of hot, ionised gas pulled in from the galaxy’s outer halo – a process known as accretion. (Aldrich, get out of here, you’ve had enough.)
What the presence of three gas clouds shooting towards Abell 2597’s black hole suggests is that this ‘eating and growing fat’ process is far more sporadic – basically, it binges, rather than grazes, Tremblay and his team suggest.
As Byrne explains over at Motherboard, these clouds are about 300 light-years from reaching the event horizon, which is beautiful much equivalent to Earth rain being milliseconds away from landing in a puddle. This means the Astronomer got about as close as you can get to catching them in the act of feeding the black hole, and there’s even a chance that they could witness it falling in.

Pentru prima dată, oamenii de știință au identificat nori reci și densi condensând în jurul unei găuri negre super-masive în centrul unui imens grup de galaxii numite Abell 2597. Nu numai că acești monstruoși nori de gaz intergalactic se revarsă pe gaura neagră, ci o alimentează și ei, ceea ce ar putea explica dece găurile continuă să devină mai masive. „Deși a fost o predicție teoretică majoră în ultimii ani, aceasta este una dintre primele dovezi neechivoce de observație pentru o ploaie haotică și rece care alimentează o gaură neagră super-masivă”, a spus unul dintre membrii echipei. , astronomul Grant Tremblay de la Universitatea Yale. „Este incitant să credem că am putea observa de fapt această furtună care se întinde peste o galaxie hrănind o gaură neagră a cărei masă este de aproximativ 300 de milioane de ori mai mare decât a Soarelui.” Tremblay și echipa sa au folosit date de la telescopul ATA (Chile) pentru a localiza activitățile gazului molecular rece în centrul galaxiei Abell 2597 Brightest Cluster – o imensă spirală de 50 de galaxii situate la aproximativ 1,23 miliarde de ani lumină de Pământ. Oamenii de știință au descoperit trei nori uriași de gaze reci care călătoresc cu aproximativ 1 milion de km pe oră (aproximativ 300 km pe secundă) spre gaura neagră. Estimează că ambii nori conțineau atât material cât 1 milion de Sori și se întind pe o rază de cel puțin 10 ani-lumină. Pentru a pune asta în perspectivă, un an lumină este de aproximativ 9,5 trilioane de kilometri (5,88 trilioane de mile), așa că vei avea nevoie de o umbrelă mai mare. Și dacă crezi că simplificăm prea mult numind acest fenomen, ploaie în găurii negre , Michael Byrne de la Motherboard explică: „Astrofizica și astronomia sunt supraîncărcate cu metafore, dar, în acest caz, ploaia în găuri negre este aproape o descriere literală. Precipitațiile pe care le experimentăm aici pe Pământ se întâmplă pe măsură ce aerul încărcat de umiditate se răcește și se condensează. Ceva similar se întâmplă printre grupurile de galaxii care, în mod caracteristic, se amestecă cu nori de plasmă fierbinte și ionizată – unele regiuni de gaz se răcesc și cad în interior, pe măsură ce se condensează. – forma vremii spațiale, dar descoperirea ne ajută să înțelegem modul în care găurile negre continuă să crească atât de enorm înainte de a se prăbuși în cele din urmă sub masa propriei lor gravitații și de a muri. R au sugerat de mult că găurile negre supermasive – cele mai mari găuri negre despre care cunoaștem în termeni de masă – în cele mai mari grupuri de galaxii cresc prin hrănirea cu o dietă lentă și constantă de gaz fierbinte, ionizat, extras din haloul exterior al galaxiei – un proces cunoscută sub numele de acumulare.
Ceea ce sugerează prezența a trei nori de gaz care se îndreaptă spre gaura neagră a lui Abell 2597.
După cum explică Byrne la Motherboard, acești nori sunt la aproximativ 300 de ani lumină de atingerea orizontului evenimentelor, ceea ce este echivalent cu ploaia de pe Pământ care se află la milisecunde distanță de aterizarea într-o baltă. Acest lucru înseamnă că astronomii s-au apropiat atât de mult încât există chiar șansa ca aceștia să poată asista la căderea acesteia.