استخدم باحثون في جامعة طوكيو متروبوليتان محاكاة لإظهار أن تلسكوبًا صغيرًا للأشعة السينية مطورًا حديثًا يمكن أن يساعد في إنشاء خريطة كيميائية لسطح القمر بأكمله - وهي خطوة كبيرة نحو فهم كيفية تشكل القمر وتغيره وتطوره بمرور الوقت. لأنه، دعونا نواجه الأمر، لن نحصل على عينات من كل فوهة قريبًا.
تشير نمذجتهم التفصيلية، التي تضمنت كاشف التلسكوب ومهمة قمر صناعي واقعية تدور حول القمر، إلى أن تلسكوبًا واحدًا يمكنه رسم خريطة لخمسة عناصر مهمة في حوالي عامين. يمكن لمجموعة أكبر من 5×5 كواشف إنتاج خرائط أكثر وضوحًا وإكمال العمل بشكل أسرع. لأنه لماذا تفعل في عامين ما يمكنك فعله في عام واحد بـ 25 تلسكوبًا؟
لا يزال التاريخ الجيولوجي للقمر غير مفهوم تمامًا، ويرجع ذلك إلى حد كبير إلى أن العلماء ليس لديهم بعد خريطة جيوكيميائية كاملة لسطح القمر. نظرًا لأن الباحثين لا يمكنهم ببساطة جمع عينات من كل جزء من القمر - لوجستيًا، كما تعلمون - يجب عليهم الاعتماد على طرق الاستشعار عن بعد مثل التصوير بالأشعة السينية الفلورية. تشير الكواشف إلى القمر لالتقاط الأشعة السينية المنبعثة من عناصر محددة بعد أن تصطدم بالإشعاع الشمسي، مما يكشف عن العناصر الموجودة في مناطق مختلفة.
أنتجت الملاحظات السابقة من بعثات أبولو وتشاندرايان خرائط جزئية مفيدة، لكن الخريطة العالمية الكاملة لا تزال بعيدة المنال. المهام لديها وقت محدود لجمع إشارات الأشعة السينية الكافية الناتجة عن ضوء الشمس، ويمكن أن تتدهور الكواشف خلال فترات طويلة في الفضاء. المشكلة حادة بشكل خاص بالقرب من قطبي القمر، حيث تكون الأشعة السينية الشمسية أضعف.
لمعالجة هذه العقبات، اقترح فريق بقيادة آيري تويدا والأستاذ يويشيرو إيزوي استخدام تلسكوب أشعة سينية مضغوط على قمر صناعي يدور حول القمر. التلسكوب، المصمم أصلاً لدراسة الغلاف المغناطيسي للأرض، يزن أقل من عشرة كيلوغرامات - صغير بما يكفي ليكون عمليًا لملاحظات الأقمار الصناعية القمرية طويلة الأمد. غالبًا ما تكون تلسكوبات الأشعة السينية التقليدية كبيرة جدًا وثقيلة لهذا النوع من المهام. تم اختبار الكاشف أيضًا في ظروف إشعاعية أقسى بكثير من تلك المتوقعة في مدار القمر.
ثم أضاف الباحثون مواصفات التلسكوب إلى محاكاة عددية لاختبار ما إذا كانت مهمة قمر صناعي يمكنها بنجاح رسم خريطة للقمر. بافتراض 300 توهج شمسي سنويًا وتلسكوب واحد على متن قمر صناعي يدور حول القمر، أظهرت المحاكاة أن سطح القمر بأكمله يمكن رسم خريطة له لخمسة عناصر (الأكسجين والحديد والمغنيسيوم والألمنيوم والسيليكون) في عامين، باستخدام حجم شبكة 70 × 70 كيلومترًا.
نظرًا لأن التلسكوب مضغوط جدًا، درس الفريق أيضًا قمرًا صناعيًا يحمل مجموعة من 5×5 تلسكوبات. وفقًا للمحاكاة، يمكن لهذا النظام المكون من 25 تلسكوبًا تقليل وقت المهمة إلى عام واحد. مع عامين من التشغيل، يمكنه أيضًا رسم خريطة للصوديوم، مع تحسين حجم الشبكة إلى 30 × 30 كيلومترًا.
إذا أصبح أي من مفهومي المهمة حقيقة، فسينتج أول خريطة كاملة لوفرة العناصر عبر القمر بأكمله - مما يمنح العلماء أداة جديدة قوية لدراسة جيولوجيا القمر وإعادة بناء تاريخ القمر الطويل والمعقد. هذا العمل مدعوم من JSPS KAKENHI Grant Number 21H04972. المواد مقدمة من جامعة طوكيو متروبوليتان.