พื้นผิวดวงจันทร์

David Lawrence จาก APL, Patrick Peplowski และ Jack Wilson พร้อมด้วย Rick Elphic จาก NASA Ames Research Center ใช้ข้อมูลนิวตรอนในวงโคจรจากภารกิจ Lunar Prospector เพื่อสร้างแผนที่ของพวกเขา ยานสำรวจซึ่งนาซ่านำไปใช้ในปี 2541 โคจรรอบดวงจันทร์เป็นเวลาหนึ่งปีครึ่ง และส่งหลักฐานโดยตรงครั้งแรกของไฮโดรเจนที่ปรับปรุงแล้วที่ขั้วดวงจันทร์ ก่อนที่จะกระทบพื้นผิวดวงจันทร์ เมื่อดาวฤกษ์ระเบิด มันจะปล่อยรังสีคอสมิกหรือโปรตอนและนิวตรอนพลังงานสูงที่เคลื่อนที่ผ่านอวกาศด้วยความเร็วเกือบเท่าแสง เมื่อรังสีคอสมิกเหล่านี้สัมผัสกับพื้นผิวของดาวเคราะห์หรือดวงจันทร์ รังสีคอสมิกจะแตกตัวเป็นอะตอมที่อยู่บนวัตถุเหล่านั้น ส่งโปรตอนและนิวตรอนปลิวว่อน นักวิทยาศาสตร์สามารถระบุธาตุและระบุตำแหน่งและปริมาณของธาตุได้โดยศึกษาการเคลื่อนที่ของโปรตอนและนิวตรอนเหล่านั้น "ลองนึกภาพว่าคุณกำลังเล่นเกมพูลและลูกคิวเป็นตัวแทนของนิวตรอนและลูกบิลเลียดเป็นตัวแทนของไฮโดรเจน" ลอว์เรนซ์อธิบาย "เมื่อคุณตีลูกบิลเลียดด้วยลูกคิว ลูกคิวจะหยุดเคลื่อนที่และลูกบิลเลียดจะถูกผลักให้เคลื่อนที่ เนื่องจากวัตถุทั้งสองมีมวลเท่ากัน เมื่อนิวตรอนสัมผัสกับไฮโดรเจน มันจะตายและหยุดเคลื่อนที่ และไฮโดรเจนถูกส่งไปในการเคลื่อนที่ ดังนั้น เมื่อเราเห็นจำนวนนิวตรอนเคลื่อนที่น้อยลง แสดงว่ามีไฮโดรเจนอยู่" ทีมปรับเทียบข้อมูลเพื่อหาปริมาณไฮโดรเจนโดยการลดลงของนิวตรอนที่วัดโดย Neutron Spectrometer พื้นผิวดวงจันทร์ ซึ่งเป็นหนึ่งในห้าเครื่องมือที่ติดตั้งบน Lunar Prospector เพื่อทำแผนที่ความโน้มถ่วงและองค์ประกอบของดวงจันทร์ การค้นพบ นี้ตีพิมพ์ในJournal of Geophysical Research "เราสามารถรวมข้อมูลจากตัวอย่างดินบนดวงจันทร์จากภารกิจอพอลโลกับสิ่งที่เราตรวจวัดได้จากอวกาศ และในที่สุดก็รวบรวมภาพไฮโดรเจนบนดวงจันทร์ทั้งหมดได้เป็นครั้งแรก" ลอว์เรนซ์กล่าวต่อ แผนที่ของทีมยืนยันการเติมไฮโดรเจนในวัสดุบนดวงจันทร์สองประเภท แห่งแรกที่ Aristarchus Plateau เป็นที่ตั้งของ pyroclastic deposit ที่ใหญ่ที่สุดของดวงจันทร์ เงินฝากเหล่านี้เป็นเศษหินที่ปะทุขึ้นจากภูเขาไฟ ซึ่งยืนยันข้อสังเกตก่อนหน้านี้ว่าไฮโดรเจนและ/หรือน้ำมีบทบาทในเหตุการณ์แมกมาติกบนดวงจันทร์ ประการที่สองคือหินประเภท KREEP KREEP เป็นตัวย่อของหินลาวาบนดวงจันทร์ซึ่งย่อมาจากโพแทสเซียม (K) ธาตุหายาก (REE) และฟอสฟอรัส (P) ลอว์เรนซ์กล่าวว่า "เมื่อดวงจันทร์ก่อตัวขึ้นในตอนแรก เป็นที่ยอมรับกันอย่างกว้างขวางว่าเป็นเศษซากที่หลอมละลายจากการชนโลกครั้งใหญ่" ลอว์เรนซ์กล่าว "ในขณะที่มันเย็นตัวลง แร่ธาตุจะก่อตัวขึ้นจากการหลอมเหลว และ KREEP นั้นคิดว่าเป็นวัสดุประเภทสุดท้ายที่จะตกผลึกและแข็งตัว" Lawrence ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของทีมเดิมที่ศึกษาข้อมูลเบื้องต้นจากภารกิจ Lunar Prospector ในปี 1998 กล่าวว่าการสร้างแผนที่เพื่อนบ้านที่ใกล้ที่สุดของโลกให้เสร็จสมบูรณ์นั้นต้องใช้เวลา "การวิเคราะห์ขั้นสุดท้ายใช้เวลาหลายปี" ลอว์เรนซ์กล่าว "ขณะที่เรากำลังแยกแยะทุกอย่าง เราเริ่มแก้ไขข้อมูลที่เราค้นพบว่าไม่ใช่ไฮโดรเจน เราย้อนกลับไปและปรับแต่งการวิเคราะห์ก่อนหน้านี้อย่างละเอียด และส่วนใหญ่แล้ว เราสามารถทำเช่นนั้นได้เนื่องจากการค้นพบจากภารกิจอื่น เรา กำลังต่อยอดจากความรู้เดิมและก้าวสู่ดินแดนใหม่อย่างต่อเนื่อง" แผนที่ใหม่นี้ไม่เพียงแต่ทำให้รายการไฮโดรเจนบนดวงจันทร์เสร็จสมบูรณ์เท่านั้น แต่ยังอาจนำไปสู่การวัดปริมาณไฮโดรเจนและน้ำที่มีอยู่ในดวงจันทร์เมื่อดวงจันทร์ถือกำเนิดอีกด้วย ในปี 2013 นักวิจัยของ APL ยังยืนยันการมีอยู่ของน้ำแข็งที่ขั้วโลกบนดาวพุธโดยใช้ข้อมูลจากนิวตรอนสเปกโตรมิเตอร์บนยานอวกาศ MESSENGER ที่สร้างโดย APL การค้นพบเหล่านี้มีความสำคัญไม่เพียงแต่สำหรับการทำความเข้าใจระบบสุริยะเท่านั้น แต่ยังรวมถึงการวางแผนการสำรวจระบบสุริยะของมนุษย์ในอนาคตด้วย