Naukowcy z Tokyo Metropolitan University wykazali za pomocą symulacji, że mały, nowo opracowany teleskop rentgenowski mógłby pomóc w stworzeniu mapy chemicznej całej powierzchni Księżyca – co stanowiłoby duży krok w kierunku zrozumienia, jak Księżyc powstał, zmieniał się i ewoluował na przestrzeni czasu. Bo, mówiąc szczerze, nie zdobędziemy próbek z każdego krateru w najbliższym czasie.

Ich szczegółowe modelowanie, które obejmowało zarówno detektor teleskopu, jak i realistyczną misję satelity krążącego wokół Księżyca, sugeruje, że jeden teleskop mógłby zmapować pięć ważnych pierwiastków w ciągu około dwóch lat. Większa macierz pięciu na pięć detektorów mogłaby tworzyć ostrzejsze mapy i zakończyć pracę szybciej. Bo po co robić w dwa lata to, co można zrobić w jeden z 25 teleskopami?

Historia geologiczna Księżyca wciąż nie jest w pełni zrozumiała, głównie dlatego, że naukowcy nie mają jeszcze pełnej mapy geochemicznej powierzchni Księżyca. Ponieważ badacze nie mogą po prostu zebrać próbek z każdej części Księżyca – logistyka, wiecie – muszą polegać na metodach teledetekcyjnych, takich jak obrazowanie fluorescencji rentgenowskiej. Detektory skierowane na Księżyc rejestrują promienie X emitowane przez określone pierwiastki po uderzeniu promieniowania słonecznego, ujawniając, które pierwiastki występują w różnych regionach.

Wcześniejsze obserwacje z misji Apollo i Chandrayaan dostarczyły użytecznych częściowych map, ale pełna globalna mapa pozostaje nieuchwytna. Misje mają ograniczony czas na zebranie wystarczającej ilości sygnałów rentgenowskich napędzanych światłem słonecznym, a detektory mogą ulegać degradacji podczas długich okresów w kosmosie. Problem jest szczególnie dotkliwy w pobliżu biegunów Księżyca, gdzie promieniowanie słoneczne jest słabsze.

Aby rozwiązać te przeszkody, zespół kierowany przez Airi Toidę i prof. Yuichiro Ezoe zaproponował użycie kompaktowego teleskopu rentgenowskiego na satelicie krążącym wokół Księżyca. Teleskop, pierwotnie zaprojektowany do badania magnetosfery Ziemi, waży mniej niż dziesięć kilogramów – wystarczająco mały, aby był praktyczny do długoterminowych obserwacji księżycowych. Tradycyjne teleskopy rentgenowskie są często zbyt duże i ciężkie dla tego typu misji. Detektor został również przetestowany w warunkach promieniowania znacznie ostrzejszych niż te spodziewane na orbicie księżycowej.

Następnie naukowcy dodali specyfikacje teleskopu do symulacji numerycznej, aby sprawdzić, czy misja satelitarna mogłaby z powodzeniem zmapować Księżyc. Zakładając 300 rozbłysków słonecznych rocznie i pojedynczy teleskop na pokładzie satelity krążącego wokół Księżyca, symulacja wykazała, że cała powierzchnia Księżyca mogłaby zostać zmapowana dla pięciu pierwiastków (tlen, żelazo, magnez, glin, krzem) w ciągu dwóch lat, przy użyciu siatki o rozmiarze 70 x 70 kilometrów.

Ponieważ teleskop jest tak kompaktowy, zespół zbadał również satelitę przenoszącego macierz pięciu na pięć teleskopów. Według symulacji, ten 25-teleskopowy system mógłby skrócić czas misji do jednego roku. Przy dwóch latach działania mógłby również mapować sód, poprawiając rozmiar siatki do 30 x 30 kilometrów.

Jeśli którykolwiek z koncepcji misji stanie się rzeczywistością, powstałaby pierwsza kompletna mapa rozmieszczenia pierwiastków na całym Księżycu – dając naukowcom potężne nowe narzędzie do badania geologii Księżyca i rekonstrukcji jego długiej i złożonej historii. Prace te były wspierane przez grant JSPS KAKENHI nr 21H04972. Materiały dostarczone przez Tokyo Metropolitan University.