Τι συμβαίνει με το σεληνιακό γυαλί μετά από ένα δισεκατομμύριο χρόνια

Τι συμβαίνει με το γυαλί αν το αφήσετε ανοιχτό για πολλά δισεκατομμύρια χρόνια — αλλά χωρίς αέρα και τρεχούμενο

νερό

; Μπορούμε να βρούμε τις απαντήσεις σε αυτή την ερώτηση μελετώντας το φυσικό γυαλί στο

φεγγάρι

. Το φεγγάρι μπορεί να στερείται των χαρακτηριστικών που συνήθως αντιμετωπίζουν βράχους ή ορυκτά στη

Γη

, αλλά αυτό δεν καθιστά αυτόν τον δορυφόρο εντελώς αδρανή. Οι επιστήμονες γνωρίζουν ότι η παρατεταμένη έκθεση στην ακτινοβολία αφήνει ένα σημάδι στη σεληνιακή επιφάνεια. Τώρα, νέα έρευνα δείχνει ότι δισεκατομμύρια χρόνια έκθεσης σε ακτινοβολία φαίνεται να σκληραίνει το σεληνιακό γυαλί, σύμφωνα με μια ομάδα που

δημοσίευσε

η χθεσινή τους δουλειά στο περιοδικό

Προόδους της Επιστήμης

.

Το φεγγάρι μπορεί να μην φαίνεται σαν ένα προφανές μέρος για να βρείτε γυαλί. Αλλά μικροσκοπικά γυάλινα σφαιροειδή αινίγματα με τον σεληνιακό ρεγόλιθο—τα ροκανίδια βράχου και άλλο χαλαρό υλικό που καλύπτουν τη σεληνιακή επιφάνεια. Τα μετεωροειδή βομβαρδίζουν συνεχώς το υλικό, λιώνοντάς το σε μικροσκοπικές πισίνες. Καθώς ο λιωμένος ρεγόλιθος κρυώνει ξανά, σκληραίνει σε γυαλί.

Το γυαλί είναι κάτι περισσότερο από ένα εύθραυστο, διαφανές φύλλο που γεμίζει τα παράθυρα. Οι επιστήμονες πιστεύουν ότι το υλικό είναι το αποτέλεσμα ενός υγρού που ψύχεται γρήγορα χωρίς τα άτομά του να σχίζονται σε μια καθορισμένη δομή. Για αυτόν τον λόγο, ορισμένοι επιστήμονες θεωρούν ότι το γυαλί είναι η δική του ξεχωριστή κατάσταση ύλης.

Και

, ακόμη και στο φεγγάρι, το γυαλί δεν διαρκεί για δισεκατομμύρια χρόνια χωρίς να αλλάξει. Αν και το φεγγάρι δεν έχει ούτε σημαντική ατμόσφαιρα ούτε τρεχούμενο νερό για να μετεωρίσει τους βράχους όπως στη Γη, η επιφάνεια της Σελήνης υπόκειται σε κάτι που συνήθως φιλτράρει η ατμόσφαιρα του πλανήτη μας: την ακτινοβολία. Κάποια από αυτά προέρχονται από τον ήλιο. μερικές φτάνουν ως κοσμικές ακτίνες από πολύ μεγαλύτερες αποστάσεις. Ανεξάρτητα από τα δισεκατομμύρια χρόνια έκθεσης στην ακτινοβολία, οι επιπτώσεις συσσωρεύονται.

[Related: Why do all these countries want to go to the moon right now?]

Οι γεωλόγοι ενδιαφέρονται εδώ και πολύ καιρό για το πώς η ακτινοβολία επηρεάζει το σεληνιακό έδαφος. «Έχουν γίνει 20 χρόνια μελέτης για αυτό», λέει

Rhonda Stroud

επιστήμονας διαστημικών υλικών στο Πολιτειακό Πανεπιστήμιο της Αριζόνα, ο οποίος δεν ήταν συγγραφέας της εργασίας.

Μεγάλο μέρος αυτής της εργασίας περιελάμβανε τη λήψη φαξ σεληνιακού εδάφους, τα οποία αποκαλούν προσομοιωτές, και την έκθεσή τους σε ακτινοβολία. Όμως, λέει ο Stroud, είναι δύσκολο να γνωρίζουμε πώς αντιδρούν μεμονωμένα υλικά σωματίδια μελετώντας τεράστιες ποσότητες από αυτά. «Οποιοδήποτε μικρό σωματίδιο σκόνης ή γυάλινη σφαίρα κάτω του χιλιοστού θα μπορούσε να έχει τη δική του ηλικία», λέει. «Τα πράγματα θάβονται, ο ρηγόλιθος αναδεύεται».

Ευτυχώς, έχουμε πραγματικό σεληνιακό γυαλί στη Γη με τη μορφή δειγμάτων που επιστράφηκαν από τις αποστολές μας στο φεγγάρι. Πιο πρόσφατα, μπορούμε να ευχαριστήσουμε το σεληνιακό σκάφος Chang’e-5, το οποίο απογειώθηκε από την Κίνα τον Νοέμβριο του 2020 και επέστρεψε λιγότερο από ένα μήνα αργότερα φέροντας 3,81 λίβρες αναμνηστικά. Το Chang’e-5 δεν προσγειώθηκε σε ένα μέρος στο φεγγάρι που είχε πολλές κρούσεις – και, κατά συνέπεια, δεν επέστρεψε με πολύ γυαλί.

Ωστόσο, οι επιστήμονες κατάφεραν να περάσουν από κόσκινο τη γενναιοδωρία του Chang’e-5 και να διαλέξουν πέντε συγκεκριμένα υαλώδη σωματίδια, το καθένα περίπου στο πλάτος μιας ανθρώπινης τρίχας. Εξέτασαν κάθε σωματίδιο κάτω από ένα ηλεκτρονικό μικροσκόπιο μετάδοσης, επιτρέποντάς τους να δουν τη δομή του. Πίεσαν επίσης έναν μικροσκοπικό ανιχνευτή σε κάθε σωματίδιο, επιτρέποντάς τους να δοκιμάσουν πώς το σωματίδιο αντέδρασε στη δύναμη.

Στη συνέχεια, οι ερευνητές «αναζωογόνησαν» τα δείγματα θερμαίνοντάς τα σε θερμοκρασίες υγρού άνω των 1100 βαθμών F, κρατώντας τα εκεί για ένα λεπτό και στη συνέχεια αφήνοντάς τα να κρυώσουν. Επανέλαβαν το ίδιο μικροσκόπιο και δοκιμές πίεσης στα απογηρανμένα δείγματα, επιτρέποντάς τους να υπολογίσουν πώς έμοιαζαν τα σωματίδια πριν από εκατοντάδες εκατομμύρια ή ακόμα και δισεκατομμύρια χρόνια κάθονται στο φεγγάρι και βρέχονται από ακτινοβολία.

[Related: We finally have a detailed map of water on the moon]

Βρήκαν μια δραστική αλλαγή σε μια ιδιότητα που οι μηχανικοί ονομάζουν μέτρο του Young, το οποίο μετρά πόση δύναμη χρειάζεται ένα υλικό για να παραμορφωθεί κατά ένα ορισμένο μήκος. Εάν τα αναζωογονημένα δείγματα των ερευνητών ήταν κάποια ένδειξη, τότε η παρατεταμένη έκθεση σε ακτινοβολία αύξησε το μέτρο του Young του γυαλιού έως και 70 τοις εκατό. Πιο διακριτικά, η ακτινοβολία φάνηκε επίσης να σκληραίνει μερικά από τα σωματίδια.

Αυτές οι ανακαλύψεις μπορούν να βοηθήσουν τους επιστήμονες να καταλάβουν πώς συμπεριφέρεται το γυαλί στο έδαφος άλλων κόσμων. Και η ερευνητική ομάδα πιστεύει ότι μπορεί επίσης να μας βοηθήσει να κατανοήσουμε τη συμπεριφορά του γυαλιού που φτιάχνουμε στη Γη.

Στην πραγματικότητα, οι συγγραφείς αυτής της εργασίας πιστεύουν ότι το ίδιο το σεληνιακό γυαλί μπορεί σύντομα να είναι χρήσιμο. Στο όραμά τους, οι κάτοικοι της Σελήνης μπορεί να περάσουν από τον σεληνιακό ρεγολίθο για γυάλινες χάντρες και να τις μετατρέψουν σε γυαλί που θα μπορούσαν να χρησιμοποιήσουν για τα οχήματά τους ή τα ενδιαιτήματά τους.

Αλλά δεν είναι προφανές σε όλους πώς μια τέτοια έρευνα μεταφράζεται ακόμη σε πραγματική

υποδομή

. «Η ακτινοβολία από τον ηλιακό άνεμο είναι πολύ, πολύ αργή», λέει ο Stroud. «Δεν νομίζω ότι χρειαζόμαστε υλικά για να αντέξουμε δισεκατομμύρια χρόνια».