Ay'da su

Ay'da su, Ay'ın yüzeyinde bulunan sudur. Sıvı hâldeki su Ay'ın yüzeyinde kalamaz ve su buharı Güneş ışığı tarafından ayrıştırılarak ortaya çıkan hidrojen çabucak uzay boşluğunda kaybolur. Fakat 1960'lardan beri bilim insanları, Ay'ın kutuplarında soğuk ve devamlı gölgede kalan kraterlerde buzun varlığını sürdürebileceğini tahmin etmişlerdi. Su molekülleri ayrıca Ay yüzeyi üzerindeki ince gaz tabakasında tespit edilmiştir.
Su (H₂O) ve kimyevî olarak onunla bağıntısı olan hidroksil grubu (-OH), kimyasal olarak (serbest su yerine başka) bileşikler hâlinde Ay minerallerinin hidratlar ve hidroksitleri olarak da varlıklarını sürdürebilirler. Bu bileşiklerin düşük konsantrasyonlarda Ay yüzeyinin büyük bir kısmında var olduğuna dair güçlü deliller mevcuttur. Aslında adsorbe edilmiş suyun iz konsantrasyonlarda varlığı milyonda 10 ilâ 1000 parça olarak hesaplanmıştır. 1978'de  Soviet Luna 24 sondasının geri getirdiği örneklerde kütle olarak %0,1 su ihtiva ettiği rapor edilmiştir.
Ay kutuplarında serbest su buzu bulunduğuna dair kesin olmayan deliller, bağlı hidrojenin varlığını farz eden muhtelif rasatlarda edinilmiştir.
18 Kasım 2008'de Ay'a Çarpış sondası (İng. Moon Impact probe), Hindistan'ın Chandrayaan-1 uzay aracınca Ay yüzeyinin 100 kilometre üzerinden bırakıldı. 25 dakikalık iniş sürecinde Çarpış sondasıda bulunan Chandra'nın Yükselti Kompozisyonu (CHACE) aleti, Ay'ın yüzeyi üzerinde bulunan ince atmosferden aldığı 650 kütle spektrumuyla suyun var olduğuna dair deliller topladı. Eylül 2009'da Chandrayaan-1, Ay'da suyun varlığını ve hidroksil soğurma çizgilerini yansımış Güneş ışığında tespit etti. Kasım 2009'da NASA'nın verdiği raporda LCROSS uzay sondasının güney kutup katerlerinden birine vuran bir çarpış sondası tarafından hatırı sayılır miktarda hidroksil grubu bileşiklerinin etrafa fırlatıldığını tespit etti; bu bileşikler su taşıyan malzemelere atfedilebilir ki bu, "neredeyse tamamen saf kristal su buzu" olarak görünmektedir. Mart 2010'da Chandrayaan-1'de bulunan Mini-RF'nin Ay'ın kuzey kutbuna yakın yerde 40'tan fazla devamlı karanlık kalan krater tespit ettiği haber edildi. Bu karanlık kraterlerin muhtemelen 600 milyon ton su buzu ihtiva ettiği tahmin edilmektedir.
Su, Ay'a muhtemelen jeolojik zaman aşımlarında su taşıyan kuyruklu yıldızlar, asteroitler ve meteoroitlerce veya yerli yerinde Güneş rüzgârının hidrojen iyonları (protonlar) tarafından oksijen taşıyan minerallere çarparak elde edilmiş olabilir.
Ay'da suyun varlığı için yapılan arama, bilhassa uzun dönemli Ay yerleşimini büyük ölçüde mümkün kıldığından hatırı sayılır derecede ilgi çekti ve birçok yeni ay misyonu için motivasyon oldu.

Ay'daki suyun keşfi

24 Eylül 2009 tarihinde Science mecmuası, Hindistan Uzay Araştırma Teşkilatı'nın (HUAT) Chandrayaan-1 uydusunda bulunan bulunan Moon Mineraloji Mapper (M³) aletinin Ay'da su tespit ettiğini bildirdi.
M³ M3, Ay'ın yüzeyinde 2,8-3,0 mikrometre civarında soğurma özellikleri tespit etti. Silikat cisimler için bu tür özellikler, tipik olarak hidroksil veya içinde su içinde su bulunduran malzemelere atfedilir.Ay'da daha çok soğuk yüksek enlemlerde ve birkaç taze feldspatlı kraterde en fazla görünen bu özellik, yaygın olarak dağılmış bir absorpsiyon olarak görülüyor. Bu özelliğin Güneş almış M³ verileriyle nötron spektrometresiyle alınmış H çokluğu verileri arasındaki genel korelasyon eksikliği, OH ve  H₂O oluşumu ve saklamasının devam eden yüzeysel bir süreç olduğunu göstermektedir. OH/H₂O üretimi süreçleri kutuptaki soğukluk tuzaklarını besleyebilir ve Ay regolitini uçucuların insanlarca keşfi için aday bir kaynak yapabilir.
Bir görüntüleme spektrometresi olan Moon Mineralogy Mapper (M³), 29 Ağustos 2009'da misyonu ani olarak biten Chandrayaan-1 misyonuyla uçan 11 aletten biriydi. M³ün hedefi bütün Ay yüzeyinin ilk mineral haritasını sağlamaktı.
Ay bilim insanları onyıllardır su depoları ihtimalini tartışmışlardı. Şimdi giderek "onyıllardır süren tartışmanın bittiği konusunda emin" olduklarını bir rapor yazıyor. "Ay'da aslında her türlü yerde su vardır; sadece mineraller içinde değil, fakat parçalanmış yüzeye dağılmış durumda ve muhtemelen derinliklerde buz blokları veya levhaları hâlinde." Chandrayaan misyonundan alınan sonuçlar, ayrıca "sulu sinyallerle dolu geniş bir yelpaze sunuyor."

Tuzaklama

Güneş radyasyonu normalde serbest hâlde olan su veya su buzunu bileşen elementleri olan  hidrojen ve oksijene ayırarak Ay yüzeyinden siler, onlar da uzaya fırlar.  herhangi  şerit olacaktır. Ancak Ay'ın dönüş ekseninin ekliptik düzlemle sadece çok hafif olan eksenel eğiminden (1.5 °) dolayı, kutuplara yakın bâzı derin kraterler hiç Güneş ışığı almayarak kalıcı olarak gölgelde kalırlar (mesela Shackleton ve Whipple kraterine bakınız). Bu bölgelerde sıcaklık asla yaklaşık 100 K (takriben -170 ° Celsius) üzerine çıkmaz ve bu kraterler düşen bütün su, çok uzun süreler boyunca donmuş ve istikrarlı şekilde kalabilir — Ay ekseni yönelimindeki istikrara bağlı olarak belki de milyarlarca yıl.

Nakletme

Serbest su, Ay'ın aydınlanmış bölgelerinde mevcudiyetini sürdürememesine rağmen Ay minerallerinde Güneş rüzgârının etkisi ile üretilen her su, buharlaşma ve yoğunlaşma süreci ile kalıcı soğuk kutup bölgelerine göç edebilir ve belki de buz, orada kuyruklu yıldız çarpmalarının getirdiği başka buza ilaveten birikir.
Su taşıma / hipotetik yakalama mekanizmasının (varsa) nasıl olduğu bilinmemektedir: gerçekten doğrudan Güneş rüzgârına maruz kalan, su üretiminin olduğu Ay yüzeyleri, doğrudan su üretimineizin veremeyecek kadar sıcakken (ve Güneş ışıması da devamlı suyu ayrıştırır) Güneş'e maruz kalmayan soğuk bölgelerde su üretimi olmaz (veya çok daha az olur). Işıklı bölgelerde su moleküllerinin beklenen kısa ömrü göz önüne alındığında, kısa bir taşıma mesafesi prensipte yakalama olasılığını arttıracaktır. Başka bir deyişle soğuk, karanlık bir kutup kraterine yakın yerlerde üretilen su moleküllerin varlıklarını sürdürme ve yakalanma ihtimalleri en yüksektir.
Ne ölçüde ve hangi mekânsal ölçekte doğrudan proton değişiminin (protoliz) ve oksihidroksit minerallerinin boşluk vakumuna (yüzey difüzyonu ve suyun kendiliğinden iyonlaşmasına bakınız) çıplak yüzeylerinde doğrudan meydana gelen yüzeysel proton difüzyonunun en soğuk noktaya doğru su transferi mekanizmasında da bir rol oynayıp oynamadığı bilinmemektedir ve bir varsayım olarak kalır.

Kullanımı

Ay'da bol miktarda su bulunması, Dünya'dan su (ya da hidrojen ve oksijen) taşınması fahiş şekilde pahalı olacağından kamerî yerleşim maliyetini uygun hâle getiren önemli bir faktör olacaktır. Gelecekteki araştırmalar, bu miktarın özellikle büyük olduğunu bulursa su buzu, içmek ve bitki yayılması için sıvı su sağlanabilir; ayrıca Güneş paneli donanımlı elektrik santralleri veya nükleer jeneratörler tarafından hidrojen ve oksijene ayrıştırarak nefes almak için oksijen ve bunun yanı sıra roket yakıtı bileşenleri sağlamak üzere yerden çıkarılabilir. Sudaki hidrojen bileşeni, Ay toprağından oksitleri çıkararak daha fazla oksijen elde etmek için de kullanılabilir.
Ay buzu analizi, ayrıca Ay'a çarpma tarihi ve erken İç Güneş Sistemi'nde kuyruklu yıldız ve asteroit bolluğu hakkında bilimsel bilgi sağlayacaktır.

Mülkiyet

Ay'da kullanılabilir miktarlarda varsayımsal su keşfi, suyunu sahibi ve kimin kullanma hakkına sahip olduğu konusunda yasal soruları gündeme getirebilir. Birleşmiş Milletler Uzay Antlaşması kamerî kaynakların sömürülmesini önlemez, ama bireysel ulusların Ay'a sahip çıkmasını önler etmez ve genellikle ülkeleri oradaki kaynakların sahipliğini iddia etmeye engelleme olarak yorumlanır. Ancak çoğu hukukçu mütehassızlar, sorunun nihai testinin ulusal veya özel aktiviteyi emsal olarak göstererek ortaya çıkacağına katılır. Böyle Shackleton Enerji Şirketi gibi bâzı özel şirketler, hâlihazırda Ay'dan veya asteroitlerden kendi çaba, risk ve yatırımlarıyla her ne kadar kaynak çıkarırlarsa çıkarsınlar veya yarar elde ederlerse etsinler, buna sahip olma hakkını talep ediyorlar. Ay Antlaşması özellikle kamerî kaynakların sömürülmesini "uluslararası bir rejim" tarafından idare edilmesi gerektiğini öngörmekteyse de bu antlaşma büyük uzay-faring milletler herhangi biri tarafından onaylanmamıştır.