Onderzoekers van de Tokyo Metropolitan University hebben met simulaties aangetoond dat een kleine, nieuw ontwikkelde röntgentelescoop kan helpen bij het maken van een chemische kaart van het hele maanoppervlak - een belangrijke stap in het begrijpen van hoe de maan is ontstaan, veranderd en geëvolueerd. Want laten we eerlijk zijn, we krijgen niet zomaar monsters uit elke krater.

Hun gedetailleerde modellering, die zowel de telescoopdetector als een realistische maan-omcirkelende satellietmissie omvatte, suggereert dat één telescoop in ongeveer twee jaar vijf belangrijke elementen in kaart kan brengen. Een grotere vijf-bij-vijf matrix van detectoren zou scherpere kaarten kunnen produceren en het werk sneller kunnen voltooien. Want waarom in twee jaar doen wat je in één jaar kunt doen met 25 telescopen?

De geologische geschiedenis van de maan is nog steeds niet volledig begrepen, grotendeels omdat wetenschappers nog geen complete geochemische kaart van het maanoppervlak hebben. Aangezien onderzoekers niet simpelweg monsters kunnen verzamelen van elk deel van de maan - logistiek, weet je - moeten ze vertrouwen op teledetectiemethoden zoals röntgenfluorescentiebeeldvorming. Detectoren richten zich op de maan om röntgenstralen op te vangen die worden uitgezonden door specifieke elementen nadat ze worden getroffen door zonnestraling, waardoor wordt onthuld welke elementen in verschillende regio's aanwezig zijn.

Eerdere waarnemingen van de Apollo- en Chandrayaan-missies leverden bruikbare gedeeltelijke kaarten op, maar een volledige wereldkaart blijft ongrijpbaar. Missies hebben beperkte tijd om voldoende door zonlicht aangedreven röntgensignalen te verzamelen, en detectoren kunnen verslechteren tijdens lange perioden in de ruimte. Het probleem is vooral acuut nabij de polen van de maan, waar zonne-röntgenstralen zwakker zijn.

Om deze obstakels aan te pakken, stelde een team onder leiding van Airi Toida en Prof. Yuichiro Ezoe voor om een compacte röntgentelescoop te gebruiken op een satelliet die om de maan draait. De telescoop, oorspronkelijk ontworpen voor het bestuderen van de magnetosfeer van de aarde, weegt minder dan tien kilogram - klein genoeg om praktisch te zijn voor langdurige maansatellietwaarnemingen. Traditionele röntgentelescopen zijn vaak te groot en zwaar voor dit type missie. De detector is ook getest in stralingsomstandigheden die veel zwaarder zijn dan die in een baan om de maan worden verwacht.

De onderzoekers voegden vervolgens de specificaties van de telescoop toe aan een numerieke simulatie om te testen of een satellietmissie de maan succesvol in kaart kon brengen. Uitgaande van 300 zonnevlammen per jaar en een enkele telescoop aan boord van een maan-omcirkelende satelliet, toonde de simulatie aan dat het hele maanoppervlak in twee jaar in kaart kon worden gebracht voor vijf elementen (zuurstof, ijzer, magnesium, aluminium, silicium), met een rastergrootte van 70 x 70 kilometer.

Omdat de telescoop zo compact is, onderzocht het team ook een satelliet met een vijf-bij-vijf matrix van telescopen. Volgens de simulaties zou dit 25-telescopensysteem de missietijd kunnen terugbrengen tot één jaar. Met twee jaar operatie zou het ook natrium in kaart kunnen brengen, terwijl de rastergrootte wordt verbeterd tot 30 x 30 kilometer.

Als een van beide missieconcepten werkelijkheid wordt, zou het de eerste complete kaart van elementaire overvloed over de hele maan opleveren - waardoor wetenschappers een krachtig nieuw hulpmiddel krijgen voor het bestuderen van maangeologie en het reconstrueren van de lange en complexe geschiedenis van de maan. Dit werk werd ondersteund door JSPS KAKENHI Grant Number 21H04972. Materiaal verstrekt door Tokyo Metropolitan University.