LADEE - Minotaur V - 07.09.2013 -- Wallops/MARS

[Старый]

Salo пишет:
зафиксировал аналогичное явление в области резкой линии, где лунный день встречается с ночью, назвав его «Терминатор». и т.д.

Очередная журноламерская ахинея.

[che wi]

LADEE Spacecraft begins Science Data Acquisition in low Lunar Orbit
http://www.spaceflight101.com/ladee-mission-updates.html

NASA's LADEE Spacecraft has begun its science mission in Lunar Orbit, exploring the Moon's thin exosphere and dust environment to answer long standing questions on the formation and evolution of exospheres which will also help understand other, more distant planetary bodies with exospheres.

Using a suite of three instruments, LADEE studies the density, composition and spatial as well as temporal variability of the lunar exosphere to probe its origin and study its response to phenomena like solar wind.

The mission also attempts to examine the abundance and variability of dust particles that may be present in the exosphere. Scientists want to study the lunar atmosphere in an undisturbed condition before any significant human or robotic activity disturbs the fragile exosphere.

"A thorough understanding of the characteristics of our lunar neighbor will help researchers understand other small bodies in the solar system, such as asteroids, Mercury, and the moons of outer planets," said Sarah Noble, LADEE program scientist at NASA Headquarters.

On November 20, LADEE adjusted its orbit in order to achieve the low science orbit of the mission with a periselene at less than 50 Kilometers and the aposelene being managed at 50 to 100 Kilometers. The LADEE mission requires the spacecraft to be in an equatorial orbit with the periselene carefully positioned near the terminator crossing (border between day and night) for sun occultation observations to detect atmospheric dust.

With LADEE now ins erted in to its target orbit, trajectory planners start a constant fight against the Moon's lumpy gravitational field that causes an unsteady drift of the entire orbit as the periselene altitude drops and the aposelene altitude increases. This requires LADEE to perform orbit maintenance maneuvers every couple of days in order to keep its periselene attitude stable and constantly re-target the terminator crossing to ensure good positioning for science data acquisition.

"LADEE will perform regular orbital maintenance maneuvers to keep the spacecraft's altitude within a safe range above the surface that maximizes the science return," said Butler Hine, LADEE project manager.

Orbit maintenance maneuvers occur every three two five days, but can also be as infrequent as once every two weeks depending on lunar cycle and gravitational properties. This can not be predicted long-term and requires trajectory planners to adjust maneuver plans constantly and on short notice.

LADEE's primary science mission is 100 days in duration. Extensions are possible depending on the fuel consumption during these 100 days as LADEE's propellant supply is by far the limiting factor of the mission. The spacecraft will be kept in orbit as long as the propellant will last. As a possible extended mission, scientists desire to allow LADEE to drop into a lower orbit to capture the most valuable data – studying exosphere properties at low altitude levels.

LADEE science operations are planned in a per-orbit fashion. With LADEE in an orbit with a period of 113 minutes, mission planners will be planning 12 orbits per day and a single day with an additional 'leap orbit' every few days. A variety of orbit types has been specified characterized by major vehicle operations or attitude activities.

Orbits can include two types of NMS orbits during which the Neutral Mass Spectrometer is operated in continuous mode while the LADEE vehicle makes a 360-degree rotation per orbit to keep the instrument pointed at its target (ram side or 30° down). The second NMS mode is rotisserie mode during which LADEE rotates at 1RPM. The first NMS mode is compatible with LDEX, Dust Detector Operations.

Two additional orbit types operate the Ultraviolet-Visible Spectrometer. In its first mode, UVS is operated continuously, making limb observations in stare and nod modes. (See instrument page for details) In the second mode, the solar viewer is operated for occultation measurements. LDEX, the dust-measuring instrument, is compatible with both UVS orbit types.

The remaining two orbit types are housekeeping orbits – one being a power orbit during which no instruments are active to allow LADEE to recharge its battery. The other type is a communications orbit during which the vehicle is pointed to Earth and downlinks science data via its Medium Gain Antenna. At least two Comm Orbits are performed per day. Command uplink can take place outside of the regular communication slots, but mission operations aim to perform the daily uplink during these sessions.

———
Spaceflight101 | November 22, 2013

[che wi]

LADEE Instruments Healthy and Ready for Science
http://www.moondaily.com/reports/LADEE_Instruments_Healthy_and_Ready_for_Science_999.html

Now in orbit around the moon, NASA's newest lunar mission has completed the commissioning phase, and its science instruments have passed their preliminary checks.

The Lunar Atmosphere and Dust Environment Explorer (LADEE), launched Sept. 6, 2013, carries three science instruments designed to gather detailed information about the structure and composition of the thin lunar atmosphere and determine whether dust is being lofted into the lunar sky.

A thorough understanding of these characteristics of our nearest celestial neighbor will help researchers understand other bodies in the solar system, such as large asteroids, Mercury, and the moons of outer planets.

"This is very promising for LADEE's science phase - we are already seeing the shape of things to come," said Rick Elphic, LADEE project scientist at NASA's Ames Research Center in Moffett Field, Calif., the center that is managing the mission.

The mission's commissioning phase lasted roughly one month, a period in which the spacecraft remained in a high-altitude preliminary orbit and the instruments were turned on, checked and calibrated.

All three science instruments are in good health, according to the mission's payloads manager, Robert Caffrey at NASA's Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Md. "The sensitivity of the instruments is very high, and we are looking forward to an exciting science phase!"

Спойлер

The Lunar Dust Experiment (LDEX), built to collect and analyze lunar dust particles in the moon's thin atmosphere, is fully operational. The instrument recorded its first dust hit within minutes after its cover was deployed on Oct. 16. In subsequent orbits, LDEX observed dozens of dust particles, indicating an impact rate on the order of one hit per minute. Preliminary analysis suggests the particle sizes are much smaller than one micrometer in radius.

The Ultraviolet and Visible Light Spectrometer (UVS), designed to probe the composition of the lunar atmosphere, made its first measurements shortly after the telescope door opened on Oct. 16. The instrument has been performing as expected and has conducted a series of pointing and instrument-performance calibrations, including looking at the limb of the moon and performing solar crossings by aiming the solar viewer at the sun and panning back and forth.

The Neutral Mass Spectrometer (NMS), which will measure variations in the lunar atmosphere over multiple lunar orbits, is operating normally. One of the first steps in getting the NMS ready for science measurements was to remove the cover of the instrument and expose the mass spectrometer to the lunar atmosphere.

To do this, a pyrotechnic device was commanded to fire, breaking a ceramic to metal to ceramic seal, and the cover flew away from the spacecraft. Sensors on the spacecraft detected a small amount of motion caused by this event, and measurements made before and after the cover deployment showed that trapped calibration gases had indeed been released to space.

In addition to the three science instruments, LADEE includes a Lunar Laser Communication Demonstration (LLCD) payload. LLCD has made history using a pulsed laser beam to transmit data over the 239,000 miles between the moon and Earth at a record-breaking download rate of 622 megabits per second (Mbps).

LLCD is NASA's first system for two-way communication using a laser instead of radio waves. It also has demonstrated an error-free data upload rate of 20 Mbps transmitted from the primary ground station in New Mexico to the spacecraft currently orbiting the moon.

"LLCD's goal is to validate and build confidence in the technology, so that future missions will consider using it," said Don Cornwell, LLCD manager at NASA's Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Md. "The unique ability developed by the Massachusetts Institute of Technology's Lincoln Laboratory has incredible possibilities."

In addition to LLCD, LADEE marks several other firsts. The mission is the first flight of a spacecraft developed at Ames, the first spacecraft launched on a U.S. Air Force Minotaur V rocket integrated by Orbital Sciences Corp., and the first deep-space mission to launch from NASA's Wallops Flight Facility in Virginia.

[свернуть]

Now that the commissioning phase has ended, LADEE has lowered its orbit to get closer to the lunar surface and begin its 100-day science mission.

———
Dec 05, 2013

[Liss]

Новое достижение американской мобильной фототехники -- LRO заснял в полете LADEE.

http://sservi.nasa.gov/articles/nasas-lro-snaps-a-picture-of-nasas-ladee-spacecraft/



Дело было 15 января в 04:11 UTC. LADEE прошел ниже LRO на 9 км. Кадр, естественно, получился смазанным.

[che wi]

НАСА продлило работу зонда LADEE на лунной орбите на 28 дней
http://ria.ru/space/20140203/992804067.html

МОСКВА, 3 фев — РИА Новости. НАСА продлило работу зонда LADEE на лунной орбите на 28 дней, это позволит снизить орбиту зонда до нескольких километров над лунной поверхностью и собрать еще больше научных данных, сообщает сайт SpaceRef.

"Запуск аппарата и выход на орбиту с использованием двигателей на борту LADEE были исключительно точны, поэтому у него осталось значительное количество топлива, что позволяет провести дополнительные исследования. Продление работы намного увеличит количество научных данных, которые даст этот проект", — пояснил менеджер проекта Батлер Хайн (Butler Hine) из Исследовательского центра Эймса в Майнтин-Вью, чьи слова приводятся на сайте.

Аппарат LADEE был запущен в космос в сентябре 2013 года. В октябре он прибыл к Луне, а 20 ноября вышел на низкую окололунную орбиту — от 12 до 60 километров над поверхностью спутника — и начал выполнять основную научную программу по изучению разреженной атмосферы Луны. Предполагалось, что этой работой он будет заниматься 100 дней. Теперь НАСА продлило работу зонда на орбите еще на 28 дней. LADEE совершит посадку приблизительно 21 апреля. Точная дата будет зависеть от финальной траектории зонда.

"Научная команда уже получила базовые данные о слабой лунной атмосфере, или экзосфере, и пылевых частицах. Один из плюсов продления (работы зонда), в том, что мы намереваемся снизить орбиту зонда до нескольких километров над лунной поверхностью. Это намного ниже, чем до сих пор", — отметил сотрудник проекта Рик Эльфик (Rick Elphic) из центра Эймса, чьи слова также приводит SpaceRef.

Проект LADEE (Lunar Atmosphere and Dust Environment Explorer) общей стоимостью 280 миллионов долларов предназначен для исследования крайне разреженной лунной атмосферы (экзосферы) и пылевых частиц у ее поверхности. Собранные данные помогут ученым судить об экзосфере Меркурия и других тел Солнечной системы. С помощью аппарата LADEE проводятся также эксперименты по лазерной связи между Луной и Землей.

[sol]

Жалко там нет ЛРО-шной камеры - с таких высот бы поснимать аполоны и зайца...
А интересно - до какой рекордно низкой высоты опустят орбиту.. вот бы до метров 500... (ну под конец, когда не жалко...)

А можно злобно подгадать и уронить его на зайца... как бы случайно...

[Bizonich]

sol пишет:
А интересно - до какой рекордно низкой высоты опустят орбиту.. вот бы до метров 500... (ну под конец, когда не жалко...)

Боюсь в самом конце орбиту опустят до метров так 0.   Но на самом деле, снимать падение LRO будут или нет, или их орбиты так близко уже не сойдутся? Падать будет вроде граалей, почти параллельно поверхности?

[Имxотеп]

LADEE удостоилась отдельной секции на 45й конференции по Луне и планетам (LPSC), аннотации докладов, где описывается работа КА с момента выхода на окололунную орбиту и некоторые первые результаты, выложены на сайте.
В частности, уже на высоте 240 км LADEE заметила первые следы лунной экзосферы - прибор NMS (Neutral mass spectrometer)) зарегистрировал атомы гелия. С понижением высоты до 50 км к гелию добавились аргон и неон, а датчик LDEX зафиксировал повышение концентрации пылинок. Кроме того наблюдались резкие всплески числа частиц (в сотни раз) - это  аппарат пролетал через  облака пыли, образовавшиеся после столкновения метеороидов с Луной. Ну и наконец прибор UVS зафиксировал рассеяние и поглощение света пылью над лунным лимбом - видимо то самое "свечение горизонта", наблюдавшееся предыдущими экспедициями, Подробности ожидаются позже.
Также 14 декабря LADEE попыталась зарегистрировать влияние "выхлопа" Чанъэ-3 на лунную экзосферу. Результат совершенно отрицательный, что неудивительно, учитывая большое расстояние между аппаратами: LADEE работает на приэкваториальной орбите, а луноход сел гораздо севернее.

[che wi]

LADEE returns its first Images of the Lunar Surface
http://www.spaceflight101.com/ladee-mission-updates.html

Although it is not equipped with photographic cameras, NASA's LADEE spacecraft has returned its first photos of the Moon from its vantage in low Lunar Orbit. Using its Star Trackers, LADEE snapped these images of the lunar surface on February 8, 2014 around 23:45 UTC.

The Star Trackers are specialized wide angle cameras that are used to identify stars – star tracker imagery is compared with star patterns through an onboard algorithm to precisely determine the spacecraft's three-axis attitude in space several times per minute. Not being able to produce the great photos that dedicated instruments can take of the Moon or other bodies, the star trackers can still provide exciting glimpses and give spacecraft a pair of eyes even through they are not carrying dedicated imagers.

Taken one minute apart, LADEE has traveled about 100 Kilometers in between the individual frames.

 
———
Spaceflight101 | February 15, 2014

[che wi]

Аппарат LADEE будет продолжать сбор научных данных до последнего момента
http://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cgi?page=news&news=5697

Космический аппарат LADEE (Lunar Atmosphere and Dust Environment Explorer) постепенно снижает свою орбитальную высоту для того, чтобы продолжить проведение научных наблюдений перед запланированной на 21 апреля «встречей» с поверхностью Луны.

Руководители миссии на Земле, в Исследовательском Центре Эймса, управляют маневрами космического аппарата для того, чтобы он мог находиться над поверхностью Луны на расстоянии от 2 до 3 километров, собирая данные на максимально низкой высоте. Последний маневр будет проведен для того, чтобы траектория падения LADEE «привела» аппарат на дальнюю сторону Луны, которая находится вне зоны видимости землян.

Руководители миссии говорят, что маневры должны быть очень точно просчитаны, и даже в этом случае нельзя исключить возможность того, что LADEE опустится на поверхность Луны до 21 апреля, когда аппарат, по расчетам, должен исчерпать свой запас топлива.

До середины апреля двигатели LADEE будут включаться раз в неделю для того, чтобы обсерватория могла держаться на своей целевой орбите. 11 апреля аппарат выполнит свой последний маневр перед полным лунным затмением 15 апреля.

После затмения будет проведена диагностика работы аппарата. В том случае, если все будет хорошо, LADEE продолжит сбор и передачу научных данных.

[Александр Ч.]

Всё, шваркнули об Луну:

LADEE ‏@NASALADEE 2 ч.
Ground controllers @NASAAmes confirmed LADEE impacted the surface of the moon, as planned. Stay tuned for details! http://www.nasa.gov/ladee

[che wi]

...in the coming months @LRO_NASA will to try & capture an image of the impact site

https://twitter.com/NASALADEE/status/457151930763345921

[ОАЯ]

http://www.nytimes.com/2014/04/19/science/space/nasa-lunar-explorer.html?src=twrhp&_r=0

12:30 a.m. and 1:22 a.m. Eastern time

$280 million mission 

3,600 miles per hour

[che wi]

LADEE увидел зодиакальный свет, однако тайну Apollo разгадать не удалось
http://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cgi?page=news&news=5806
http://www.nasa.gov/ames/ladee-project-scientist-update-the-legacy-lives-on/

Аппарат LADEE (Lunar Atmosphere and Dust Environment Explorer /Исследователь лунной атмосферы и пылевого окружения) действительно «увидел свет» всего за несколько дней до того, как упасть на поверхность темной стороны Луны 17 апреля, в прошлый четверг. Специалисты миссии сделали все возможное, чтобы получить максимальное количество данных в то время, как аппарат летал на высоте всего несколько километров над поверхностью, и использовать по максимуму его уникальное положение для того, чтобы «посмотреть» в сторону горизонта, - так же, как это более 40 лет назад сделали астронавты миссии Apollo с лунной орбиты.

Ученые надеялись увидеть мягкое свечение зодиакального света - слабое свечение неба, простирающееся вдоль эклиптики, то есть в области Зодиака, с чем и связано название этого явления. На Земле зодиакальный свет выглядит, как конус, сужающийся с удалением от горизонта, постепенно теряющий яркость и переходящий в зодиакальную полосу – слабо светящийся пояс шириной около 10°, едва различимый на фоне ночного неба и тянущийся вдоль всей эклиптики, соединяя собой обе ветви зодиакального света – западную и восточную. Его можно наблюдать в течение пары часов после заката Солнца весной и перед восходом Солнца – осенью.

Так что же увидел LADEE? Желтый туман над горизонтом, который, расширяясь и рассеиваясь, превращается в свечение, которое слегка уклоняется в правую сторону. Это – зодиакальный свет и небольшое количество света, которое идет от внешней атмосферы Солнца – короны. Такое свечение называется «коронарный и зодиакальный свет». В самом конце над горизонтом взошло Солнце.

Однако, учение не увидели на снимках таинственных лучей, о которых упоминали некоторые астронавты Apollo. Эти лучи, зарисовку которых сделал астронавт Apollo 17 Юджин Цернан (Eugene Cernan) выглядят, как лучи света и тени, которые пробиваются через облака и называются сумеречными лучами.

Дело в том, что атмосфера Земли достаточно плотная, чтобы лучи могли пробиваться сквозь облака. А пыль в лунной атмосфере кажется слишком разреженной, чтобы то же самое могло бы произойти на Луне.

Считается, что пыль поднимается в атмосферу Луны благодаря воздействию электричества. Ультрафиолетовый свет Солнца выбивает электроны из атомов лунной пыли, придавая им положительный заряд. Так как одноименные заряды отталкиваются, частицы пыли отталкиваются друг от друга и двигаются в направлении наименьшего сопротивления: вверх. Чем меньше частица пыли, тем выше она поднимется перед тем, как упасть на поверхность. Возможно, именно эти «фонтаны» лунной пыли, подсвеченной Солнцем, и видели астронавты. В результате, LADEE увидел только тот самый коронарный и зодиакальный свет, и никаких лучей. Ученые планируют более внимательно последовательно изучить все снимки, сделанные аппаратом.

[tnt22]

Water Released from Moon During Meteor Showers

NASA Goddard

Опубликовано: 15 апр. 2019 г.

Scientists have discovered that water is being released from the Moon during meteor showers. When a speck of comet debris strikes the Moon it vaporizes on impact, creating a shock wave in the lunar soil. For a sufficiently large impactor, this shock wave can breach the soil's dry upper layer and release water molecules from a hydrated layer below. The LADEE spacecraft detects these water molecules as they enter the tenuous lunar atmosphere, with peaks in the water signal correlating to known meteor showers on Earth. The discovery of water just beneath the Moon's surface provides a potential resource for future exploration, and it improves our understanding of the moon's geologic past and its continued evolution.

https://www.youtube.com/watch?v=wZxUyH7vuRkhttps://www.youtube.com/watch?v=wZxUyH7vuRk (1:48)

[tnt22]

https://ria.ru/20190416/1552736869.html

Астрономы выяснили, как на Луне появляются "водяные облака"
13:30

МОСКВА, 16 апр – РИА Новости. Появление паров воды над поверхностью Луны оказалось связано с ударами метеоритов, чьи падения растапливают и поднимают в безвоздушное пространство около 100-250 тонн влаги каждый год. К такому выводу пришли планетологи, опубликовавшие статью в журнале Nature Geoscience.

"Вода и ее соединения практически полностью отсутствуют в экзосфере Луны. Мы, однако, смогли зафиксировать их появление в тот момент, когда ее поверхность бомбардировал один из метеорных потоков. Когда этот космическое шоу кончилось, вода тоже исчезла", — рассказывает Ричард Эльпик (Richard Elphic) из Исследовательского центра НАСА имени Эймса (США).

Как сегодня предполагают планетологи, Луна родилась в результате столкновения Тейи, протопланетного тела, с "зародышем" Земли. Столкновение привело к выбросу их совместных обломков в космос, из которой и была "слеплена" спутница нашей планеты.

Этот катаклизм считался причиной того, почему ее недра и поверхность практически лишены воды. Эта гипотеза была поставлена под сомнение в феврале 2012 года, когда ученые обнаружили неожиданно высокую концентрацию воды в лунных магматических породах.

Большие споры вызывают два ключевых вопроса - откуда взялась эта вода и где она прячется. Часть астрономов предполагает, что основным источником лунной влаги выступили кометы, тогда как другие приписывают эту роль астероидам, причем в пользу той и другой теории есть свои наборы доказательств.

Вдобавок, недавно ученые нашли большие залежи воды почти на всей поверхности Луны, что сделало эти споры еще более жаркими, а причину появления воды – еще более загадочной. Недавно планетологи нашли ответ на этот вопрос, обнаружив намеки на то, что почти все запасы воды у поверхности Луны попали туда в первые мгновения после ее формирования.

Открытия следов воды на Луне и подобные теоретические расчеты, как отмечает Эльпик, заставили его команду повторно проанализировать данные, которые собирал созданный ими зонд LADEE, отправленный пять лет назад на орбиту спутницы Земли для изучения ее атмосферы и пыли.

Благодаря крайне низкой орбите – он пролетал на расстоянии всего в 12 километров от Луны – LADEE изучал тайны ее "воздушной оболочки" чуть больше четырех месяцев. За это время он открыл сразу несколько странностей, в том числе необычно большое число частиц пыли на небольшой высоте от поверхности, а также своеобразные "облачка" из водяного пара.

Спойлер

Это открытие сразу заставило ученых спорить о происхождении данной воды и о том, существовала ли она в реальности, так как ее следы то появлялись, то исчезали из данных бортовых спектрометров LADEE.

Эльпик и его коллеги доказали, что эти облака не были своеобразным "космическим миражом" и выяснили, откуда взялась вода, проанализировав обстановку на Луне в те моменты, когда их следы возникали в данных зонда.

В общей сложности, зонд зафиксировал около семи сотен подобных "выбросов", каждый из которых ученые изучили, используя данные, которые собирали в то же время наземные телескопы и другие лунные зонды.

Анализируя эти события, ученые НАСА обратили внимание на странное стечение обстоятельств. Почти три дюжины самых крупных выбросов воды произошли в тот же самый момент, когда Луна пересекала орбиту одного из многочисленных метеорных потоков, периодически подсвечивающих атмосферу нашей планеты.

Сопоставив количество воды в экзосфере Луны с тем, как сильно бомбардировалась ее поверхность в момент появления подобных "облаков", ученые обнаружили, что сразу 29 самых крупных событий такого рода были связаны с метеорными потоками. Открытие этой связи, в свою очередь, помогло ученым раскрыть некоторые особенности лунных запасов влаги.

К примеру, учитывая типичные размеры метеоров, большие запасы воды должны встречаться в лунном грунте на глубинах, не превышающих примерно трех метров. Выше этой отметки находится относительно "сухой" слой, откуда вода исчезает под действием космических лучей и солнечного ветра. Это объясняет то, почему падения микрометеоритов не приводят к рождению аналогичных водяных облаков.

Заметно ниже нее, как предполагают геологи, находятся древние запасы лунного льда, постоянно подпитывающие эту водную прослойку, теряющую около 100-250 тонн воды каждый год. В пользу ее существования говорит то, что почва Луны не смогла бы накопить такие количества влаги, если бы ее единственным источником была материя солнечного ветра.

Это, как считают исследователи, говорит в пользу древнего происхождения запасов воды на Луне, чьи запасы постепенно истощаются с течением времени. Их открытие не только поможет оценить скорость этого процесса в прошлом, но и понять, смогут ли ими воспользоваться первые лунные колонисты, заключают ученые.

[свернуть]

[tnt22]

https://www.nasa.gov/press-release/goddard/2019/ladee-lunar-water

April 15, 2019
RELEASE 19-03 (Goddard)

Meteoroid Strikes Eject Precious Water Fr om Moon

Researchers fr om NASA and the Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory in Laurel, Maryland, report that streams of meteoroids striking the Moon infuse the thin lunar atmosphere with a short-lived water vapor.

The findings will help scientists understand the history of lunar water — a potential resource for sustaining long term operations on the Moon and human exploration of deep space. Models had predicted that meteoroid impacts could release water fr om the Moon as a vapor, but scientists hadn't yet observed the phenomenon. 

Now, the team has found dozens of these events in data collected by NASA's Lunar Atmosphere and Dust Environment Explorer. LADEE was a robotic mission that orbited the Moon to gather detailed information about the structure and composition of the thin lunar atmosphere, and determine whether dust is lofted into the lunar sky.

Спойлер

https://www.youtube.com/watch?v=wZxUyH7vuRk
Scientists have discovered that water is being released from the moon during meteor showers. When a speck of comet debris strikes the moon it vaporizes on impact, creating a shock wave in the lunar soil. For a sufficiently large impactor, this shock wave can breach the soil's dry upper layer and release water molecules from the hydrated layer below. The LADEE spacecraft detects these water molecules as they enter the tenuous lunar atmosphere. This discovery provides a potential resource for future exploration, and it improves our understanding the moon's geologic past and its continued evolution.
Credits: NASA/Goddard/Dan Gallagher
Download video and images

"We traced most of these events to known meteoroid streams, but the really surprising part is that we also found evidence of four meteoroid streams that were previously undiscovered," said Mehdi Benna of NASA's Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland, and the University of Maryland Baltimore County. Benna is the lead author of the study, published in Nature Geosciences.

The newly identified meteoroid streams, observed by LADEE, occurred on Jan. 9, April 2, April 5 and April 9, 2014.


Artist's concept of the LADEE spacecraft (left) detecting water vapor from meteoroid impacts on the Moon (right).
Credits: NASA/Goddard/Conceptual Image Lab

There's evidence that the Moon has water (H2O) and hydroxyl (OH), a more reactive relative of H2O. But debates continue about the origins of the water, whether it is widely distributed and how much might be present.

"The Moon doesn't have significant amounts of H2O or OH in its atmosphere most of the time," said Richard Elphic, the LADEE project scientist at NASA's Ames Research Center in California's Silicon Valley. "But when the Moon passed through one of these meteoroid streams, enough vapor was ejected for us to detect it. And then, when the event was over, the H2O or OH went away."

Lunar scientists often use the term "water" to refer to both H2O and OH. Figuring out how much H2O and how much OH are present is something future Moon missions might address.

LADEE, which was built and managed by NASA's Ames Research Center in California's Silicon Valley, detected the vapor using its Neutral Mass Spectrometer, an instrument built by Goddard. The mission orbited the Moon from October 2013 to April 2014 and gathered detailed information about the structure and composition of the lunar atmosphere, or more correctly, the "exosphere" – a faint envelope of gases around the Moon.

To release water, the meteoroids had to penetrate at least 3 inches (8 centimeters) below the surface. Underneath this bone-dry top layer lies a thin transition layer, then a hydrated layer, wh ere water molecules likely stick to bits of soil and rock, called regolith.

From the measurements of water in the exosphere, the researchers calculated that the hydrated layer has a water concentration of about 200 to 500 parts per million, or about 0.02 to 0.05 percent by weight. This concentration is much drier than the driest terrestrial soil, and is consistent with earlier studies. It is so dry that one would need to process more than a metric ton of regolith in order to collect 16 ounces of water.

Because the material on the lunar surface is fluffy, even a meteoroid that's a fraction of an inch (5 millimeters) across can penetrate far enough to release a puff of vapor. With each impact, a small shock wave fans out and ejects water from the surrounding area.

When a stream of meteoroids rains down on the lunar surface, the liberated water will enter the exosphere and spread through it. About two-thirds of that vapor escapes into space, but about one-third lands back on the surface of the Moon.


This infographic shows the lunar water cycle based on the new observations from the Neutral Mass Spectrometer on board the LADEE spacecraft. At the lunar surface, a dry layer overlays a hydrated layer. Water is liberated by shock waves from meteoroid impacts. The liberated water either escapes to space or is redeposited elsewh ere on the Moon. Some water is created by chemical reactions between the solar wind and the surface or delivered to the Moon by the meteoroids themselves. However, in order to sustain the water loss from meteoroid impacts, the hydrated layer requires replenishment from a deeper ancient water reservoir.
Credits: NASA Goddard/Mehdi Benna/Jay Friedlander

These findings could help explain the deposits of ice in cold traps in the dark reaches of craters near the poles. Most of the known water on the Moon is located in cold traps, wh ere temperatures are so low that water vapor and other volatiles that encounter the surface will remain stable for a very long time, perhaps up to several billion years. Meteoroid strikes can transport water both into and out of cold traps.

The team ruled out the possibility that all of the water detected came from the meteoroids themselves.

"We know that some of the water must be coming from the Moon, because the mass of water being released is greater than the water mass within the meteoroids coming in," said the second author of the paper, Dana Hurley of the Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory.

The analysis indicates that meteoroid impacts release water faster than it can be produced from reactions that occur when the solar wind hits the lunar surface.

"The water being lost is likely ancient, either dating back to the formation of the Moon or deposited early in its history," said Benna.

NASA is leading a sustainable return to the Moon with commercial and international partners to expand human presence in space and bring back new knowledge and opportunities.

By Elizabeth Zubritsky

Bill Steigerwald / Nancy Jones
NASA's Goddard Space Flight Center, Greenbelt, Md.
301-286-8955 / 301-286-0039
william.a.steigerwald@nasa.gov / nancy.n.jones@nasa.gov

Alison Hawkes
NASA's Ames Research Center, Moffett Field, Calif.
650-499-9892
Alison.hawkes@nasa.gov

[свернуть]

Last Updated: April 15, 2019
Editor: Bill Steigerwald