Όταν περπατάτε σε μαλακό έδαφος, παρατηρείτε πώς τα πόδια σας αφήνουν εντυπώσεις; Ίσως έχετε παρακολουθήσει μερικές φορές την πιο χαλαρή γη στην αυλή σας στο σπίτι; Εάν επρόκειτο να παραλάβετε μερικά από αυτά τα ίχνη - αυτό που λέμε χώμα ή χώμα - και να τα εξετάσετε κάτω από ένα μικροσκόπιο, τι θα δείτε;
Ουσιαστικά, θα δείτε τα συστατικά αυτού που είναι γνωστό ως regolith, το οποίο είναι μια συλλογή σωματιδίων σκόνης, χώματος, σπασμένων βράχων και άλλων υλικών που βρίσκονται εδώ στη Γη. Αλλά το ενδιαφέρον είναι ότι αυτό το βασικό υλικό μπορεί να βρεθεί και σε άλλα χερσαία περιβάλλοντα - συμπεριλαμβανομένης της Σελήνης, του Άρη, άλλων πλανητών, ακόμη και αστεροειδών.
Ορισμός:
Ο όρος regolith αναφέρεται σε οποιοδήποτε στρώμα υλικού που καλύπτει στερεό βράχο, το οποίο μπορεί να έχει τη μορφή σκόνης, χώματος ή σπασμένου βράχου. Η λέξη προέρχεται από το συνδυασμό δύο ελληνικών λέξεων - rhegos (που σημαίνει "κουβέρτα") και λίθου (που σημαίνει "rock).
Γη:
Στη Γη, ο regolith παίρνει τη μορφή βρωμιάς, εδάφους, άμμου και άλλων συστατικών που σχηματίζονται ως αποτέλεσμα φυσικών καιρικών συνθηκών και βιολογικών διεργασιών. Λόγω ενός συνδυασμού διάβρωσης, αλλουβιακών αποθέσεων (δηλ. Κινούμενου νερού που αποβάλλει άμμο), ηφαιστειακών εκρήξεων ή τεκτονικής δραστηριότητας, το υλικό αργά γειώνεται και απλώνεται πάνω από στερεό στρώμα.
Μπορεί να αποτελείται από πηλό, πυριτικά άλατα, διάφορα μεταλλικά στοιχεία, υπόγεια ύδατα και οργανικά μόρια. Το Regolith on Earth μπορεί να ποικίλει από ουσιαστικά απουσία έως πάχος εκατοντάδων μέτρων. Μπορεί επίσης να είναι πολύ νεαρός (με τη μορφή τέφρας, αλλουβίου ή λάκκας που μόλις είχε κατατεθεί) σε εκατοντάδες εκατομμύρια ετών (ο Ρολόλιθ που χρονολογείται από την εποχή της Προκαμπρίας εμφανίζεται σε μέρη της Αυστραλίας).
Στη Γη, η παρουσία του regolith είναι ένας από τους σημαντικούς παράγοντες για την πλειονότητα της ζωής, καθώς λίγα φυτά μπορούν να αναπτυχθούν πάνω ή μέσα σε συμπαγή βράχο και τα ζώα δεν θα μπορούσαν να τρυπήσουν ή να χτίσουν καταφύγιο χωρίς χαλαρό υλικό. Το Regolith είναι επίσης σημαντικό για τα ανθρώπινα όντα, δεδομένου ότι έχει χρησιμοποιηθεί από την αυγή του πολιτισμού (με τη μορφή τούβλα από λάσπη, σκυρόδεμα και κεραμικά) για την κατασκευή σπιτιών, δρόμων και άλλων πολιτικών έργων.
Η διαφορά στην ορολογία μεταξύ «εδάφους» (γνωστός και ως ρύπος, λάσπη κ.λπ.) και «άμμος» είναι η παρουσία οργανικών υλικών. Στο πρώτο, υπάρχει σε αφθονία και είναι αυτό που διαχωρίζει τον regolith στη Γη από τα περισσότερα άλλα χερσαία περιβάλλοντα στο Ηλιακό μας Σύστημα.
Το φεγγάρι:
Η επιφάνεια της Σελήνης καλύπτεται με ένα λεπτόκοκκο υλικό που οι επιστήμονες το αποκαλούν ως «σεληνιακό regolith». Σχεδόν ολόκληρη η σεληνιακή επιφάνεια είναι καλυμμένη με regolith και η βάση είναι ορατή μόνο στους τοίχους πολύ απότομων κρατήρων.
Το φεγγάρι regolith σχηματίστηκε πάνω από δισεκατομμύρια χρόνια από συνεχείς μετεωρίτες κρούσεις στην επιφάνεια της Σελήνης. Οι επιστήμονες εκτιμούν ότι το σεληνιακό regolith εκτείνεται κάτω από 4-5 μέτρα σε ορισμένα μέρη, και ακόμη και σε βάθος 15 μέτρων στις παλαιότερες περιοχές ορεινών περιοχών.
Όταν τα σχέδια συγκεντρώθηκαν για τις αποστολές του Απόλλωνα, ορισμένοι επιστήμονες ανησυχούσαν ότι το σεληνιακό regolith θα ήταν πολύ ελαφρύ και κονιώδες για να υποστηρίξει το βάρος του σεληνιακού εκφορτωτή. Αντί να προσγειωθούν στην επιφάνεια, ανησυχούσαν ότι ο εκφορτωτής θα βυθίστηκε μέσα του σαν μια χιονόπτωση.
Ωστόσο, οι προσγειώσεις που πραγματοποιήθηκαν από το ρομποτικό διαστημικό σκάφος Surveyor έδειξαν ότι το σεληνιακό έδαφος ήταν αρκετά σταθερό για να υποστηρίξει ένα διαστημικό σκάφος, και αργότερα οι αστροναύτες εξήγησαν ότι η επιφάνεια της Σελήνης αισθάνθηκε πολύ σταθερή κάτω από τα πόδια τους. Κατά τη διάρκεια των προσγειώσεων του Απόλλωνα, οι αστροναύτες συχνά έκριναν απαραίτητο να χρησιμοποιήσουν ένα σφυρί για να οδηγήσουν ένα βασικό εργαλείο δειγματοληψίας σε αυτό.
Μόλις οι αστροναύτες έφτασαν στην επιφάνεια, ανέφεραν ότι η λεπτή σκόνη του φεγγαριού κολλήθηκε στις διαστημικές τους στολές και στη συνέχεια ξεσκονίζει το εσωτερικό του σεληνιακού προσγειωτή. Οι αστροναύτες ισχυρίστηκαν επίσης ότι μπήκε στα μάτια τους, καθιστώντας τους κόκκινους. και χειρότερα, έφτασαν ακόμη και στους πνεύμονές τους, δίνοντας τους βήχα. Η σεληνιακή σκόνη είναι πολύ λειαντική και έχει σημειωθεί για την ικανότητά της να καταστρέφει τις διαστημικές στολές και τα ηλεκτρονικά.
Ο λόγος για αυτό είναι επειδή ο σεληνιακός regolith είναι αιχμηρός και οδοντωτός. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι η Σελήνη δεν έχει ατμόσφαιρα ή ρέει νερό πάνω της, και ως εκ τούτου καμία φυσική διαδικασία καιρού. Όταν τα μικρο-μετεωροειδή έπεσαν στην επιφάνεια και δημιούργησαν όλα τα σωματίδια, δεν υπήρχε καμία διαδικασία για τη φθορά των αιχμηρών άκρων του.
Ο όρος σεληνιακό έδαφος χρησιμοποιείται συχνά εναλλάξιμα με το «σεληνιακό regolith», αλλά μερικοί υποστηρίζουν ότι ο όρος «χώμα» δεν είναι σωστός επειδή ορίζεται ότι έχει οργανικό περιεχόμενο. Ωστόσο, η τυπική χρήση μεταξύ των σεληνιακών επιστημόνων τείνει να αγνοεί αυτή τη διάκριση. Η «σεληνιακή σκόνη» χρησιμοποιείται επίσης, αλλά κυρίως αναφέρεται σε ακόμη πιο λεπτά υλικά από το σεληνιακό έδαφος.
Καθώς η NASA επεξεργάζεται σχέδια για την αποστολή των ανθρώπων πίσω στη Σελήνη τα επόμενα χρόνια, οι ερευνητές εργάζονται για να μάθουν τους καλύτερους τρόπους εργασίας με το σεληνιακό regolith. Οι μελλοντικοί άποικοι θα μπορούσαν να εξορύξουν ορυκτά, νερό, ακόμη και οξυγόνο από το σεληνιακό έδαφος, και να το χρησιμοποιήσουν για την κατασκευή βάσεων.
Αρης:
Landers και rover που έχουν σταλεί στον Άρη από τη NASA, οι Ρώσοι και η ESA επέστρεψαν πολλές ενδιαφέρουσες φωτογραφίες, δείχνοντας ένα τοπίο που καλύπτεται με τεράστιες εκτάσεις άμμου και σκόνης, καθώς και βράχους και ογκόλιθους.
Σε σύγκριση με το σεληνιακό regolith, η σκόνη του Άρη είναι πολύ λεπτή και αρκετά παραμένουν αιωρούμενα στην ατμόσφαιρα για να δώσουν στον ουρανό μια κοκκινωπή απόχρωση. Η σκόνη συλλέγεται περιστασιακά σε απέραντες καταιγίδες σκόνης σε όλο τον πλανήτη, οι οποίες είναι αρκετά αργές λόγω της πολύ χαμηλής πυκνότητας της ατμόσφαιρας.
Ο λόγος για τον οποίο ο Αρειανός Ρολόλιθ είναι πολύ πιο λεπτός από αυτόν που βρέθηκε στη Σελήνη αποδίδεται στις ρέουσες κοιλάδες του νερού και του ποταμού που κάποτε κάλυπταν την επιφάνειά του. Οι ερευνητές του Άρη μελετούν επί του παρόντος εάν ο μαρτίνος Ρολόλιθ διαμορφώνεται ακόμα και στην παρούσα εποχή.
Πιστεύεται ότι μεγάλες ποσότητες νερού και πάγου διοξειδίου του άνθρακα παραμένουν κατεψυγμένα εντός του regolith, κάτι που θα ήταν χρήσιμο εάν και όταν επανδρωμένες αποστολές (και ακόμη και προσπάθειες αποικισμού) πραγματοποιηθούν τις επόμενες δεκαετίες.
Το φεγγάρι του Άρη του Deimos καλύπτεται επίσης από ένα στρώμα regolith που εκτιμάται ότι έχει πάχος 50 μέτρων. Εικόνες που παρείχε ο τροχιάς του Viking 2 επιβεβαίωσαν την παρουσία της από ύψος 30 χλμ. Πάνω από την επιφάνεια του φεγγαριού.
Αστεροειδείς και εξωτερικό ηλιακό σύστημα:
Ο μόνος άλλος πλανήτης στο Ηλιακό μας Σύστημα που είναι γνωστό ότι έχει regolith είναι ο Τιτάνας, το μεγαλύτερο φεγγάρι του Κρόνου. Η επιφάνεια είναι γνωστή για τα εκτεταμένα πεδία των αμμόλοφων, αν και η ακριβής προέλευσή τους δεν είναι γνωστή. Μερικοί επιστήμονες έχουν προτείνει ότι μπορεί να είναι μικρά κομμάτια πάγου νερού που διαβρώνονται από το υγρό μεθάνιο του Τιτάνα, ή πιθανώς σωματιδιακή οργανική ύλη που σχηματίστηκε στην ατμόσφαιρα του Τιτάνα και έβρεχε στην επιφάνεια.
Μια άλλη πιθανότητα είναι ότι μια σειρά ισχυρών αντιστροφών ανέμου, που συμβαίνουν δύο φορές κατά τη διάρκεια ενός μόνο έτους του Κρόνου (30 χρόνια της Γης), είναι υπεύθυνες για τη διαμόρφωση αυτών των αμμόλοφων, οι οποίοι έχουν ύψος εκατοντάδων μέτρων και εκτείνονται σε εκατοντάδες χιλιόμετρα. Επί του παρόντος, οι επιστήμονες της Γης δεν είναι ακόμα σίγουροι από τι αποτελείται ο regolith του Τιτάνα.
Τα δεδομένα που επιστράφηκαν από το διεισδυόμετρο του Huygens Probe έδειξαν ότι η επιφάνεια μπορεί να είναι σαν πηλό, αλλά η μακροχρόνια ανάλυση των δεδομένων έχει δείξει ότι μπορεί να αποτελείται από κόκκους πάγου σαν άμμο. Οι εικόνες που λαμβάνονται από τον ανιχνευτή κατά την προσγείωση στην επιφάνεια του φεγγαριού δείχνουν μια επίπεδη πεδιάδα καλυμμένη με στρογγυλεμένα βότσαλα, τα οποία μπορεί να είναι κατασκευασμένα από πάγο νερού, και υποδηλώνουν τη δράση της κίνησης υγρών πάνω τους.
Οι αστεροειδείς έχουν παρατηρηθεί ότι έχουν και άλλες επιφάνειες. Αυτά είναι το αποτέλεσμα των μετεωρολογικών επιπτώσεων που έχουν πραγματοποιηθεί κατά τη διάρκεια εκατομμυρίων ετών, κονιορτοποιώντας τις επιφάνειές τους και δημιουργώντας σκόνη και μικροσκοπικά σωματίδια που μεταφέρονται μέσα στους κρατήρες.
Το διαστημικό σκάφος NEAR Shoemaker της NASA παρήγαγε στοιχεία ρεγκολίθου στην επιφάνεια του αστεροειδούς 433 Eros, το οποίο παραμένει η καλύτερη εικόνα του αστεροειδούς regolith μέχρι σήμερα. Πρόσθετα στοιχεία έχουν παρασχεθεί από την αποστολή Hayabusa της JAXA, η οποία επέστρεψε σαφείς εικόνες του regolith σε έναν αστεροειδή που θεωρήθηκε ότι ήταν πολύ μικρός για να το κρατήσει.
Εικόνες που παρέχονται από τις κάμερες Optical, Spectroscopic και Infrared Remote Imaging System (OSIRIS) επί του διαστημικού σκάφους Rosetta επιβεβαίωσαν ότι ο αστεροειδής 21 Lutetia έχει ένα στρώμα regolith κοντά στο βόρειο πόλο του, ο οποίος φάνηκε να ρέει σε μεγάλες κατολισθήσεις που σχετίζονται με παραλλαγές το αλμπέδο του αστεροειδούς.
Για να το σπάσει συνοπτικά, οπουδήποτε υπάρχει βράχος, είναι πιθανό να υπάρχει regolith. Είτε πρόκειται για το προϊόν του ανέμου ή του ρέοντος νερού, είτε για την παρουσία μετεωριτών που επηρεάζουν την επιφάνεια, καλό παλιομοδίτικο «χώμα» μπορεί να βρεθεί σχεδόν οπουδήποτε στο Ηλιακό μας Σύστημα. και πιθανότατα, στο σύμπαν πέρα από…
Έχουμε κάνει πολλά άρθρα σχετικά με το Regolith της Σελήνης εδώ στο Space Magazine. Εδώ είναι ένας τρόπος που οι αστροναύτες ενδέχεται να μπορούν να εξαγάγουν νερό από το σεληνιακό regolith με απλές συσκευές κουζίνας και ένα άρθρο σχετικά με την αναζήτηση της NASA για ένα σεληνιακό σκάψιμο.
Θέλετε να αγοράσετε κάποιο προσομοιωτή σεληνιακού regolith; Εδώ είναι ένας ιστότοπος που σας επιτρέπει να τον αγοράσετε. Θέλετε να γίνετε ανθρακωρύχος; Υπάρχουν πολλά καλά μέταλλα σε αυτό το σεληνιακό regolith.
Μπορείτε να ακούσετε ένα πολύ ενδιαφέρον podcast σχετικά με το σχηματισμό της Σελήνης από το Cast Astronomy, επεισόδιο 17: Από πού προήλθε η Σελήνη;
Αναφορά:
ΝΑΣΑ
