Toen ze voor het eerst voet op de maan zetten, schilderden de Apollo 11-astronauten een beeld van het landschap als een kurkdroge woestijn. Er is enige discussie geweest over waar het water vandaan kwam, maar nu hebben twee onderzoekers van het Nationaal Natuurhistorisch Museum in Parijs, Frankrijk, vastgesteld dat het meeste water in de grond op het oppervlak van de maan is gevormd als gevolg van protonen in de zonnewind die botst met zuurstof in maanstof, in plaats van door komeet- of meteorietinslagen.
De eerste hints dat er water op de maan was, kwamen toen de Chandrayaan-1 in India hints van water over het maanoppervlak vond toen hij een duik in gereflecteerd zonlicht mat bij een golflengte die alleen werd geabsorbeerd door water en hydroxyl, een molecuul dat één atoom waterstof bevat en één zuurstofatoom.
Om dit beeld te verduidelijken, wendden NASA-wetenschappers zich tot gegevens verzameld door twee van hun ruimtesondes - de Cassini-sonde, die in 1999 op weg naar Saturnus de maan zoemde, en NASA's Deep Impact-ruimtevaartuig, dat in juni 2009 langs de maan vloog en route naar een ontmoeting met de komeet Hartley 2. Beide ruimtevaartuigen bevestigden het bewijs van water en hydroxyl, moleculen die waarschijnlijk beide op de maan aanwezig zijn.
Er waren waarschijnlijk drie verklaringen hoe dat water daar terecht kwam. Kometen en meteorieten waren twee mogelijkheden, terwijl anderen dachten dat het door zonnewind zou kunnen worden veroorzaakt. In het laatste geval zou het water zijn gevormd door plasmastromen die uit de bovenste atmosfeer van de zon komen en hoogenergetische protonen het maanoppervlak inslaan. Kosmische straling van buiten het zonnestelsel kan ook ionen in maanstenen injecteren, waardoor chemische veranderingen ontstaan die water creëren.
Om de meest waarschijnlijke bron van het water te achterhalen, maten Alice Stephant en Francois Robert de verhouding waterstof en deuterium in grondmonsters van de Apollo 16- en Apollo 17-missies. Ze voerden de monsters door een type massaspectrometer die niet alleen detecteert welke isotopen aanwezig zijn, maar ook hoe diep ze zich in een oppervlaktemonster bevinden.
Bij het bestuderen van kleine korrels van maangrondmonsters, ontdekten ze dat de reductie van zuurstof uit silicaten in de grond door protonen van de zonnewind vrijwel zeker de manier was waarop het water werd opgewekt. Ze kwamen tot die conclusie door de lithiumisotoopverhouding in de monsters te bepalen die de isotoopverhouding voor de waterstof opleverden. Daaruit konden ze de deuterium-waterstofverhouding berekenen die ze vergeleken met de hoeveelheid water in het granulaatmonster.
Omdat er verder van de zon meer deuterium is, zou elke mogelijke bron van maanwater een andere verhouding moeten geven. Kometen en meteorieten hebben onderscheidende verhoudingen, terwijl protonen van de zonnewind of kosmische straling elk verschillende verhoudingen zouden hebben.
Wat ze ontdekten was dat de korrels gemiddeld slechts 15 procent water bevatten van ergens anders (vermoedelijk kometen of meteorieten), waardoor de rest werd gevormd als gevolg van zonnewindinteractie. Ze merken ook op dat voor sommige monsters al het water te wijten was aan zonnewindinteractie.
'We bevestigen dat resultaat', zei Stephant. "Waterrijke meteoriet- en komeetinslagen brengen geen grote hoeveelheden water naar de maan."
Alberto Saal van de Brown University in Providence, Rhode Island, is blij met het resultaat. 'Ik denk dat het idee dat het meeste water in het oppervlak van de maan afkomstig is van implantaties van zonnewind waarschijnlijk juist is', zegt hij.
In hun paper gepubliceerd in Proceedings van de National Academy of Sciences, Alice Stephant en François Robert beschrijven hun studie en de resultaten die ze hebben gevonden. Ze wezen er echter ook snel op dat hun conclusies alleen betrekking hebben op water dat zich op het oppervlak van de maan bevindt, terwijl de oorsprong van het water onder het oppervlak nog steeds openstaat voor interpretatie.
Verder lezen: PNAS
