Alheimurinn

Kína yfirtekur bakhlið tunglsins

Við sjáum aldrei nema aðra hlið tunglsins. Nú verða Kínverjar fyrstir til að senda geimfar til að taka sýni af bakhliðinni. Úr þeim á að lesa hvernig þessi fylgihnöttur okkar myndaðist – og mögulega sjá okkur fyrir næstum ókeypis orku.

BIRT: 03/05/2024

Á aðfangadag 1968 fengu geimfararnir um borð í Apollo 8 að sjá nokkuð sem engin mannvera hafði áður augum litið.

 

Frank Borman, James Lowell og William Anders voru fyrstu mennirnir sem fóru á braut um annan hnött en jörðina og gegnum litla glugga geimfarsins sáu þeir gráleitt og gígum þakið yfirborðið á bakhlið tunglsins úr 97 km hæð.

 

„Bakhliðin minnir helst á sandkassa sem krakkarnir mínir hafa verið að róta í góða stund. Yfirborðið er allt sundur sprengt af gígum en hæðir inni á milli,“ sagði Anders síðar.

 

Bakhlið tunglsins er allt öðruvísi en framhliðin sem blasir við frá jörðu. Að líkindum eru bæði landslag og yfirborðsefni ólík en hvaða efni þar kynnu að vera, vitum við ekki.

 

Frá framhliðinni höfum við þegar safnað 382 kg af steinum og ryki sem Apollo-geimfararnir tóku með sér til jarðar 1969-1972 en við höfum enn ekki nein sýni af bakhliðinni.

 

Það kynni að breytast núna en í maí 2024 á geimfarið Chang‘e 6, frá kínversku geimferðastofnuninni, að lenda á bakhlið tunglsins og taka þar sýni sem send verða til jarðar. Þessi sýni kynnu að færa okkur svar við þeirri spurningu hvernig þessi fylgihnöttur okkar kom til sögunnar – og mögulega efni sem gæti séð okkur fyrir hreinni orku í 10.000 ár.

 

Þyngdaraflið felur bakhliðina

Tunglið er í læstri stöðu í snúningi sínum um jörðina. Í því felst að það er nákvæmlega jafn lengi að fara kringum jörðina og snúast einn hring um sjálft sig, 27,3 sólarhringa. Þess vegna snýr alltaf sama hliðin að okkur.

 

Bakhliðin er líka stundum nefnd myrka hliðin en það er hreint ekki rétt. Þangað berst heldur meira sólskin en að framhliðinni.

 

Þegar dagur ríkir á bakhlið tunglsins er hún öll böðuð í sólskini. Það gildir ekki um framhliðina þar eð jörðin skyggir á þá hlið þegar tunglmyrkvar verða.

Þess vegna snýr tunglið alltaf sömu hlið að okkur

Hinn bundni snúningur tunglsins er vegna þyngdarafls jarðar. Í frumbernsku sólkerfisins fyrir 4,5 milljörðum ára voru hnettirnir tveir nær hvor öðrum og þyngdarkraftar frá jörðu aflöguðu því tunglið og gerðu það örlítið sporöskjulaga.

 

Segja má að þyngdarkraftur jarðar hafi gripið sig fastan í annan enda sporöskjulögunarinnar sem tunglið hafði tekið á sig. Síðan hægðist smám saman á snúningi tunglsins og þyngri endi sporöskjunnar snýr nú alltaf að jörðu. Þannig læstist tunglið að lokum í núverandi ástand sem kallast bundinn snúningur.

 

Síðan þá hefur það alltaf snúið sömu hlið að jörðinni.

Fyrstu myndirnar af bakhlið tunglsins tók sovéska geimfarið Luna 3 árið 1959 og þrátt fyrir lélega upplausn mátti strax sjá að hún er allt öðruvísi útlits.

 

Á framhliðinni eru stórar hraunsléttur en bakhliðin nánast alþakin gígum. Það bendir til að eldvirkni hafi verið afar mismunandi á tunglinu.

 

Ástæðuna mun vera að finna í mismunandi skorpuþykkt. 

Stórar hraunsléttur þekja framhlið tunglsins (vinstri), en bakhliðin (hægri) er nánast alþakin fornum loftsteinagígum.

Tunglskorpan, ysta lag tunglsins, er talin vera um 50 km þykk að meðaltali en um 15 km þykkari á bakhlið en framhlið.

 

Það gæti mögulega skýrt að eldvirkni hafi átt auðveldara uppdráttar á framhliðinni og þar hafi hraun náð að slétta yfir gamla loftsteinagíga.

 

Geimfarið lendir í gíg

Langmest af þekkingu vísindamanna á jarðfræði tunglsins stafar af mælingum og sýnum frá tímum Apollo-ferðanna en þau geimför lentu öll á framhliðinni. Til að öðlast meiri vitneskju um bakhliðina er nauðsynlegt að sækja sýni þangað.

 

Það verður þess vegna sögulegur atburður þegar Chang‘e 6 tekur stefnuna á hið svonefnda Aitken-djúp nálægt suðurpól tunglsins í maí 2024 en það er stærsti og elsti gígurinn á tunglinu.

 

Nánar tiltekið á Chang‘e 6 að lenda á brún lítils gígs, Apollo-gígsins sem er niðri í Aitken-djúpinu. Þar eiga tækin að taka bæði borsýni og ryksýni af yfirborðinu sem síðan verða send til jarðar.

Geimfarið er í þrennu lagi

Chang‘e 6-geimfarið er í rauninni þrjú farartæki sem pakkað er þétt saman framan á eldflauginni: Lendingarfar (í miðju), sendifar (efst) og gervihnöttur (neðst) sem á að flytja sýnin til jarðar.

1. Lendingarfar tekur sýni

Eftir mjúka lendingu á yfirborðinu notar tækið skóflu og bor til að ná sýnum allt niður á 2 m dýpi. Alls verða 2 kg sett í lítil hylki sem fara inn í sendifarið.

2. Sendifarið tekur á loft

Þegar sýnin eru komin á sinn stað, kveikir sendifarið á hreyflinum og svífur út á braut um tunglið, þar sem það tengist gervihnetti sem tekur við sýnunum. Þar eru þau sett í hylki sem ætlað er að lenda á jörðu.

3. Gervihnöttur ber sýnin heim

Sendifarið hefur lokið hlutverki sínu og fellur niður á tunglið. Gervitunglið yfirgefur braut sína með stefnu á jörðina, þar sem sýnahylkið verður látið síga niður í fallhlíf.

1. Lendingarfar tekur sýni

Eftir mjúka lendingu á yfirborðinu notar tækið skóflu og bor til að ná sýnum allt niður á 2 m dýpi. Alls verða 2 kg sett í lítil hylki sem fara inn í sendifarið.

2. Sendifarið tekur á loft

Þegar sýnin eru komin á sinn stað, kveikir sendifarið á hreyflinum og svífur út á braut um tunglið, þar sem það tengist gervihnetti sem tekur við sýnunum. Þar eru þau sett í hylki sem ætlað er að lenda á jörðu.

3. Gervihnöttur ber sýnin heim

Sendifarið hefur lokið hlutverki sínu og fellur niður á tunglið. Gervitunglið yfirgefur braut sína með stefnu á jörðina, þar sem sýnahylkið verður látið síga niður í fallhlíf.

Beint útvarpsbylgjusamband næst ekki við bakhlið tunglsins, þar eð tunglið sjálft lokar leiðinni. Lendingarfarið Chang‘e 6 á því að hafa samband um sérstakan gervihnött sem snýst um tiltekinn jafnvægispunkt í 65.000 km hæð en þar ríkir jafnvægi milli aðdráttarafls jarðar og tungls.

 

Um borð í lendingarfarinu er sjálfstætt, lítið 700 kg geimfar sem á að flytja sýnin upp í annað geimfar á braut um tunglið en það geimfar á síðan að skila sýnunum til jarðar.

 

Gangi allt samkvæmt áætlun munu 2 kg af ómetanlegum sýnum berast til jarðar 53 dögum eftir að geimfarinu var skotið upp í Kína með Long March 5-eldflaug þann 3. maí 2024.

Sýni frá framhlið tunglsins sem Chang'e 5 leiðangurinn náði í eru til sýnis í Hong Kong. Chang'e 6 mun nú sækja sýni frá bakhlið tunglsins, en Chang'e 7 mun síðar taka sýni við suðurpól tunglsins.

Metnaðarfull tungláætlun Kína

Chang’e er kallað metnaðarfull tungláætlun Kína, kennd við tunglgyðjuna í klassískri kínverskri goðafræði. Áætluninni er skipt í fjóra áfanga með alls átta leiðöngrum.

 

1. áfangi: Geimför á braut

Chang’e 1 og 2 leiðangrarnir kortlögðu yfirborð tunglsins árið 2007 og svo árið 2010 m.a. til þess að staðsetja síðar mögulega lendingarstaði.

 

2. áfangi: Lendingar og könnunarjeppar

Chang’e 3 lenti á framhlið tunglsins árið 2013 með könnunarjeppan ​​Yutu innanborðs. Chang’e 4 lenti á bakhliðinni árið 2019 og í för var könnunarjeppinn ​​Yutu-2.

 

3. áfangi: Sýni send til jarðar

Chang’e 5 lenti á framhlið tunglsins árið 2020 og sendi 1,7 kg af sýnum frá yfirborðinu heim til jarðar.

 

4. áfangi: Könnun auðlinda

Chang’e 6 mun lenda og snúa heim á þessu ári sem fyrsta geimfarið sem tekur sýni frá bakhlið tunglsins.

 

Árið 2026 mun Chang’e 7 taka á loft og á að taka sýni við suðurpól tunglsins. Það mun einnig bera fljúgandi geimkanna.

 

Að lokum mun Chang’e 8 lenda árið 2028 og gera tilraunir með þrívíddarprentun á efnum sem byggjast á tunglryki.

Vísindamenn binda miklar vonir við þessi sýni. Sjálft Aitken-djúpið er gríðarstór gígur þar sem loftsteinn hefur plægt sig djúpt niður í hnöttinn og opnað leið að innri hluta skorpunnar og hugsanlega svo djúpt að efni úr möttlinum hafi borist upp í gíginn.

 

Kínverskir vísindamenn orðuðu þetta svo 2023, þegar lendingarstaðurinn hafði verið ákveðinn.

 

„Aðgangur að efni úr innri hluta skorpunnar og jafnvel úr möttlinum mun gjörbylta þekkingu okkar á innri hluta tunglsins og uppruna efna sem þar er að finna.“

 

Hér eru vísindamennirnir að vísa til þess hvernig tunglið myndaðist fyrir 4,5 milljörðum ára.

Chang‘e 6 á að lenda í stærsta og elsta gígnum á tunglinu, Aitken-djúpinu, þar sem loftsteinn hefur borað sig djúpt niður í skorpuna og mögulega inn að möttlinum.

Ríkjandi kenning er sú að hnöttur á stærð við Mars hafi rekist á hina ungu jörð og þeytt út í geiminn gríðarmiklu efni sem síðan dró sig saman og myndaði tunglið.

 

Greiningar á sumum sýnum frá tunglinu hafa virst styðja kenninguna en aðrar hafa þótt benda til að hún sé röng. Það er því enn óvíst hvort þessi viðtekna kenning sé í rauninni sú rétta. Sýni frá bakhlið tunglsins gætu skorið úr og ekki einungis upplýst okkur um tilurð tunglsins, heldur líka myndun jarðar.

 

Hrein orka til 10.000 ára

Efni frá Chang‘e 6 gætu líka búið í haginn fyrir bjartari framtíð á jörðinni.

 

Á tunglinu er mikið af helíum-3, sérstöku afbrigði helíums sem má nýta í samrunakjarnorkuverum en er því miður afar sjaldgæft hér.

 

Helíum-3 berst með sólvindinum en nær ekki niður til jarðar sem bæði gufuhvolfið og segulsviðið skýla. Hvorugt hefur nein áhrif á tunglinu og þar hafa því safnast upp á yfirborðinu birgðir af helíum-3 í 4 milljarða ára.

 

Sumir útreikningar hafa gefið til kynna að í efstu þremur metrunum af yfirborði tunglsins séu meira en milljón tonn af helíum-3 en þær birgðir gætu fræðilega séð uppfyllt þörf okkar fyrir hreina orku í 10.000 ár.

 

Vísindalegur stjórnandi tunglferðaáætlunar Kínverja, Ouyang Ziyuan, hefur bent á að þrír geimskipsfarmar á ári dygðu sem eldsneyti fyrir allt mannkyn.

 

Árið 2020 bárust til jarðar sýni af framhlið tunglsins frá leiðangrinum Chang‘e 5 og greiningar á þeim sýndu að þar er að finna helíum-3, reyndar í fullu samræmi við greiningar á sýnum úr Apollo-leiðöngrunum.

„Aðgangur að efni úr innri hluta skorpunnar mun gjörbylta þekkingu okkar á innri hluta tunglsins.“
Kínverskir stjörnufræðingar

Ef ætlunin er að vinna helíum-3 á tunglinu, er rökrétt að gera það á bakhliðinni. Þar er ekki aðeins meira sólskin en á framhliðinni, heldur berst þangað líka meiri sólvindur og því má reikna með að þar sé meira af efninu.

 

Eldsneytisstöð fyrir geimskip

En það má gera fleira á bakhlið tunglsins. Þar er líka upplagt að byggja útvarpssjónauka sem verða í fullkomnu skjóli fyrir útvarpsgeislatruflunum frá jörðu.

 

Og bakhlið tunglsins getur líka gagnast vel fyrir millilendingar í geimferðum milli Jarðar og Mars.

Bakhlið tunglsins býður upp á ótrúlega möguleika

Á bakhlið tunglsins kynni í framtíðinni að fást aðgangur að nýrri þekkingu um alheiminn, hreinni orku fyrir jarðarbúa og þar gæti líka orðið mikilvæg eldsneytisstöð fyrir lengri geimferðir.

Útvarpssjónaukar hlusta ótruflaðir

Skálarlaga gígar á bakhlið tunglsins gætu myndað grundvöll kílómetra breiðra útvarpssjónauka. Þar eru hvorki truflanir frá útvarpsbylgjum jarðar né gufuhvolfi.

Námur skila hreinni orku

Helíum-3 frá tunglinu gæti orðið eldsneyti fyrir samrunaorkuver á okkar hnetti. Nálægt suðurpólnum er líka vatn og ríkuleg sólarorka. Það gerir kleift að framleiða eldflaugaeldsneyti í formi súrefnis og vetnis.

Áfyllingarstöð fyrir langferðir

Eldflaugaeldsneytið má flytja út að jafnvægispunktinum L2 í um 65.000 km handan við tunglið. Þar geta geimskip frá jörðu bætt við sig eldsneyti fyrir langar geimferðir, t.d. til Mars.

Bakhliðin er afar heppilega sett til framleiðslu eldflaugaeldsneytis, þar eð þar má nýta sólarljósið sem orkugjafa.

 

Í sýnum frá Chang‘e 5 hafa kínverskir vísindamenn fundið efni sem nýta má sem hvata við það efnaferli sem klýfur vatn í vetni og súrefni. Þessi efni eru líka fær um að umbreyta koltvísýringi í metan sem er ágætt eldsneyti.

 

Meðan geimfarar bíða þess að eldsneyti sé fyllt á geimskip, eiga þeir að hafast við í búðum í þeim sandhellum sem Apollo-geimfararnir urðu fyrst varir við 1968. Þar missa þeir þó af þeirri tilkomumiklu sjón sem Apollo-geimfararnir sáu í þeirri ferð – þegar jörðin kom upp yfir sjóndeildarhring tunglsins.

Geimfarar á bakhlið tunglsins sjá ekki jörðina. Hin fræga mynd af jörðinni séð frá tunglinu var tekin í Apollo 8 leiðangrinum árið 1968.

Hin víðfræga litmynd Williams Anders „Earthrise“ eða „Jarðris“ öðlaðist strax gríðarlegar vinsældir og telst enn til hápunkta geimferðasögunnar, vegna þess hve vel hún sýnir hversu einstæður hnöttur okkar er.

 

Og það gæti kannski reynst erfiðasta vandamálið fyrir það fólk sem í framtíðinni kynni að dvelja langdvölum á bakhlið tunglsins. Þaðan sést aldrei til jarðar.

HÖFUNDUR: JENS E. MATTHIESEN

© Claus Lunau,© Shutterstock,© NASA,© VCG/Imageselect,Institute of Technology,© Maciej Rebisz,© Image provided by orbitfab.com

Heilsa

Líkamleg snerting er mikilvæg milli föðurs og ungabarns

Maðurinn

Vísindamenn vara við langvarandi notkun á snuði

Maðurinn

Vísindamenn vara við langvarandi notkun á snuði

Lifandi Saga

Ísraelski vígamaðurinn: Vill lifa í friði með Palestínumönnum

Lifandi Saga

Ísraelski vígamaðurinn: Vill lifa í friði með Palestínumönnum

Jörðin

99 stórborgir eru að sökkva

Maðurinn

Munnvatnið er fullt af eitri

Maðurinn

Gæludýr koma í veg fyrir offitu og ofnæmi meðal barna

NÝJASTA NÝTT

Jörðin

Jörðin eftir manninn

Maðurinn

Bakteríur leysa vind í munni okkar

Lifandi Saga

Hvað átti sér stað við Wounded Knee árið 1973?

Maðurinn

Geta matvörur varið húðina gegn útfjólubláum geislum sólar?

Spurningar og svör

Hvað á eiginlega að gera við kjarnorkuverið í Tjernobyl?

Maðurinn

Myndir af einangruðum ættflokki sýna mannlegan harmleik, samkvæmt verndarsamtökum

Jörðin

Af hverju er ís svona háll?

Náttúran

Krabbar hafa farið sömu ferðina 17 sinnum

Maðurinn

Er veganmatur óhollur börnum?

Náttúran

Risaeðlubeinagrind seld fyrir meira en sex milljarða króna á uppboði.

Jörðin

Jörðin eftir manninn

Maðurinn

Bakteríur leysa vind í munni okkar

Lifandi Saga

Hvað átti sér stað við Wounded Knee árið 1973?

Maðurinn

Geta matvörur varið húðina gegn útfjólubláum geislum sólar?

Spurningar og svör

Hvað á eiginlega að gera við kjarnorkuverið í Tjernobyl?

Maðurinn

Myndir af einangruðum ættflokki sýna mannlegan harmleik, samkvæmt verndarsamtökum

Jörðin

Af hverju er ís svona háll?

Náttúran

Krabbar hafa farið sömu ferðina 17 sinnum

Maðurinn

Er veganmatur óhollur börnum?

Náttúran

Risaeðlubeinagrind seld fyrir meira en sex milljarða króna á uppboði.

Fáðu aðgang að vÍSINDI.IS

Ókeypis í 2 vikur!

 

Eftir það kostar eingöngu 1.390 kr. á mánuði og enginn uppsagnarfrestur.

 

Innifalið er aðgangur að öllum greinum á vefnum ásamt rafræna útgáfu af nýjustu tölublöðunum.

  • Fullur aðgangur að visindi.is
  • Frábærar myndir og myndbönd
  • Aðgengilegt í öllum snjalltækjum
  • Fullur aðgangur að gríðarlegu magni eldri greina
  • Nýjustu tölublöðin í rafrænu formi

Heilsa

Er mikið um kyrrsetu hjá þér í vinnunni? Þá getur kaffi lengt líf þitt samkvæmt stórri rannsókn.

Heilsa

Er mikið um kyrrsetu hjá þér í vinnunni? Þá getur kaffi lengt líf þitt samkvæmt stórri rannsókn.

Heilsa

Lækning gegn útbreiddum meltingartruflunum finnst í flestum eldhúsum.

Heilsa

Lækning gegn útbreiddum meltingartruflunum finnst í flestum eldhúsum.

Náttúran

Jörðin eftir manninn: Svona munu leifar siðmenningar okkar hverfa

Heilsa

Læknar hafa grætt heilt auga í mann

Maðurinn

Nú geta vísindamenn ráðskast með drauma okkar

Tækni

140.000 veirutegundir hafa fundist í þarmaflórunni

Vinsælast

1

Maðurinn

Bakteríur leysa vind í munni okkar

2

Maðurinn

Er veganmatur óhollur börnum?

3

Maðurinn

Myndir af einangruðum ættflokki sýna mannlegan harmleik, samkvæmt verndarsamtökum

4

Maðurinn

Geta matvörur varið húðina gegn útfjólubláum geislum sólar?

5

Jörðin

Jörðin eftir manninn

6

Spurningar og svör

Hvað á eiginlega að gera við kjarnorkuverið í Tjernobyl?

1

Maðurinn

Bakteríur leysa vind í munni okkar

2

Maðurinn

Myndir af einangruðum ættflokki sýna mannlegan harmleik, samkvæmt verndarsamtökum

3

Maðurinn

Geta matvörur varið húðina gegn útfjólubláum geislum sólar?

4

Jörðin

Jörðin eftir manninn

5

Spurningar og svör

Hvað á eiginlega að gera við kjarnorkuverið í Tjernobyl?

6

Náttúran

Krabbar hafa farið sömu ferðina 17 sinnum

Alheimurinn

Tvíburi Vetrarbrautarinnar finnst í útjaðri alheimsins

Lifandi Saga

Hvers vegna klæddust fangar röndóttum búningum í gamla daga?

Lifandi Saga

Af hverju er rússneskur bær í Noregi?

Jörðin

Leiða loftslagsbreytingar til fleiri jarðskjálfta?

Maðurinn

Er hollt að gefa blóð?

Tækni

Vandamál sem gat orðið aðkallandi

Maðurinn

Efnaskiptin eru stöðug frá 20 til 60 ára aldurs

Maðurinn

Er siðblindingi á vinnustaðnum þínum?

Maðurinn

Úmamí – fimmta frumbragðtegundin

Maðurinn

Eru fingraför óhjákvæmilega ólík?

Maðurinn

Frestar þú leiðinlegum verkefnum? Samkvæmt vísindamönnum er það slæm hugmynd

Læknisfræði

Hversu gamalt er Viagra?

Jörðin eftir manninn

Hvað verður um jörðina þegar við verðum horfin? Að sögn vísindamanna munu úlfaflokkar dreifast hratt á meðan borgirnar hrynja og sökkva. Hins vegar munu síðustu ummerki mannkyns standa til enda alheimsins.

Jörðin

ÁSKRIFT AÐ VÍSINDI.IS

Prófaðu í 14 daga ókeypis!

  • Fullur aðgangur að vefnum okkar með tæplega 3000 skemmtilegum og spennandi greinum um allt milli himins og jarðar á sviði vísinda og sögu.
  • Lifandi vísindi/Lifandi saga í rafrænni útgáfu á vefnum,
  • Aðeins 1.690 krónur á mánuði.
  • Engin skuldbinding – Þú getur hætt hvenær sem er.

ÁSKRIFT AÐ TÍMARITINU

Þrjú tölublöð + gjöf: Skemmtilegur sjónauki
  • Þrjú næstu tölublöð Lifandi vísinda/Lifandi sögu – sent heim til þín – eins færðu lítinn og vandaðan sjónauka að gjöf.
  • Fullur aðgangur að vefnum okkar – visindi.is – með tæplega 3000 skemmtilegum og spennandi greinum um allt milli himins og jarðar á sviði vísinda og sögu.
  • Spennandi greinar og flottar myndir sem svala forvitni þinni.
  • Þú getur hætt eftir tilboðið en ef þú heldur áfram skuldbindur þú þig aðeins þrjú tölublöð í einu og þú getur sagt upp hvenær sem sem og klárar þá tímabilið sem er hafið.
  • Venjuleg áskrift – þrjú tölublöð – kostar aðeins 7.590 kr

Sjónauki og þriggja blaða áskrift – Alls 3.800 kr.

Lifandi vísindi

Lyf

Lifandi saga

Search

Ertu áskrifandi að tímaritinu?

Áskrifendur að tímaritinu geta fengið frían aðgang að vefnum hér.

Innskráning

Ertu áskrifandi að tímaritinu?

Áskrifendur að tímaritinu geta fengið frían aðgang að vefnum hér.

Viltu lesa greinina?

Fáðu aðgang að visindi.is

Ókeypis í 2 vikur!

Eftir það kostar eingöngu 1.390 kr. á mánuði og enginn uppsagnarfrestur.

Innifalið er aðgangur að öllum greinum á vefnum ásamt rafræna útgáfu af nýjustu tölublöðunum.

  • Fullur aðgangur að visindi.is
  • Frábærar myndir og myndbönd
  • Aðgengilegt í öllum snjalltækjum
  • Fullur aðgangur að gríðarlegu magni eldri greina
  • Nýjustu tölublöðin í rafrænu formi

Núverandi áskrifendur að tímaritinu fá að sjálfsögðu ókeypis aðgang að vefnum og þurfa bara að virkja aðgang sinn hér.

Ef þú ert þegar áskrifandi að visindi.is