La Luna podría haber recogido parte de su agua de la atmósfera terrestre

 

Nuestra Luna es un mundo fascinante que nos ha cautivado desde tiempos inmemoriales. Mucho antes de que se inventara el primer telescopio, los antiguos humanos usaban la Luna como calendario en el cielo, con evidencia de que el cronometraje lunar data de 25.000, 30.000 e incluso 35.000 años antes del presente. Mucho antes de que la humanidad tuviera un lenguaje escrito, viviera en ciudades organizadas y adorara religiones estructuradas, la Luna fue uno de los primeros relojes de la humanidad. No fue hasta que se inventó el telescopio que nuestra Luna se convirtió en un objeto de curiosidad científica, con la bocetos por Galileo Galilei dándonos una nueva perspectiva sobre nuestro vecino celestial más cercano. A medida que avanzó la ciencia, también lo hizo nuestra comprensión de la Luna. Si bien las misiones Apolo lograron enseñarnos sobre la geología de la Luna, no fue hasta 2009 cuando la sonda de impacto LCROSS a bordo del Lunar Reconnaissance Orbiter se estrelló deliberadamente en un cráter oscuro en el polo sur de la Luna y detectó 155 kilogramos de agua mientras volaba a través de la columna de eyección antes de finalmente estrellarse contra la superficie lunar.

El polo sur de la Luna es de particular interés para la NASA debido a su regiones permanentemente sombreadas, o PSR, que son áreas de la Luna donde la luz del sol nunca brilla en el suelo de algunos cráteres polares debido a la inclinación axial de la Luna, que es de solo 1,5 grados en comparación con los 23,5 grados de la Tierra. Debido a la falta de luz solar, durante mucho tiempo se ha planteado la hipótesis de que se ha acumulado hielo de agua en los suelos de estos cráteres que se pueden utilizar en futuras misiones tripuladas, sobre todo en las próximas misiones Artemis de la NASA. Pero, ¿cómo llegó toda esta agua allí?

en un estudio reciente publicado en Informes científicos, los científicos del Instituto Geofísico de la Universidad de Alaska Fairbanks (UAF) sugieren que los iones de hidrógeno y oxígeno que escapan de la atmósfera superior de la Tierra y se combinan en la Luna podrían ser una de las fuentes del agua y el hielo lunar conocidos. El estudio fue dirigido por el Profesor de Investigación Asociado del Instituto Geofísico de la UAF, el Dr. Gunther Kletetschka, y se suma a un creciente cuerpo de investigación sobre el agua en los polos norte y sur de la Luna.

 La imagen muestra la distribución del hielo superficial en el polo sur (izquierda) y el polo norte (derecha) de la luna, detectado por el instrumento Moon Mineralogy Mapper de la NASA en 2009. El azul representa las ubicaciones del hielo, trazadas sobre una imagen de la superficie lunar, donde el la escala de grises corresponde a la temperatura de la superficie (los tonos más oscuros representan áreas más frías y los tonos más claros indican zonas más cálidas). El hielo se concentra en los lugares más oscuros y fríos, a la sombra de los cráteres. Esta imagen fue la primera vez que los científicos observaron directamente evidencia definitiva de hielo de agua en la superficie de la luna. (Crédito: NASA)

“Como el equipo Artemis de la NASA planea construir un campamento base en el polo sur de la luna, los iones de agua que se originaron hace muchos eones en la Tierra pueden usarse en el sistema de soporte vital de los astronautas”, dijo Kletetschka.

La nueva investigación estima que las regiones polares de la Luna podrían contener hasta 3.500 kilómetros cúbicos (840 millas cúbicas) o más de permafrost superficial o agua líquida subterránea creada a partir de iones que escaparon de la atmósfera terrestre. Ese es un volumen comparable al lago Huron de América del Norte, el octavo lago más grande del mundo.

Los investigadores basaron ese total en el cálculo del modelo de volumen más bajo: el 1% del escape atmosférico de la Tierra llega a la luna.

En general, se cree que la mayor parte del agua lunar fue depositada por asteroides y cometas que chocaron con la luna. La mayoría fue durante un período conocido como el Bombardeo Pesado Tardío. En ese período, hace unos 3.500 millones de años, cuando el sistema solar tenía alrededor de 1.000 millones de años, se argumenta que los primeros planetas interiores y la luna de la Tierra sufrieron un impacto inusualmente fuerte de asteroides.

Los científicos también plantean la hipótesis de que el viento solar es una fuente. El viento solar transporta iones de oxígeno e hidrógeno, que pueden haberse combinado y depositado en la luna como moléculas de agua.

Kletetschka y sus colegas sugieren que los iones de hidrógeno y oxígeno entran en la luna cuando pasa por la cola de la magnetosfera de la Tierra, lo que ocurre durante cinco días del viaje mensual de la luna alrededor del planeta. La magnetosfera es la burbuja en forma de lágrima creada por el campo magnético de la Tierra que protege al planeta de gran parte del flujo continuo de partículas solares cargadas.

Mediciones recientes de múltiples agencias espaciales (NASA, Agencia Espacial Europea, Agencia de Exploración Aeroespacial de Japón y Organización de Investigación Espacial de la India) revelaron cantidades significativas de iones formadores de agua presentes durante el tránsito de la luna a través de esta parte de la magnetosfera.

La presencia de la luna en la cola de la magnetosfera, llamada cola magnética, afecta temporalmente algunas de las líneas del campo magnético de la Tierra, aquellas que están rotas y que simplemente se pierden en el espacio durante muchos miles de kilómetros. No todas las líneas de campo de la Tierra están unidas al planeta en ambos extremos; algunos tienen un solo punto de unión. Piense en cada uno de estos como un hilo atado a un poste en un día ventoso.

La presencia de la luna en la cola magnética hace que algunas de estas líneas de campo rotas se vuelvan a conectar con su contraparte rota opuesta. Cuando eso sucede, los iones de hidrógeno y oxígeno que habían escapado de la Tierra corren hacia esas líneas de campo reconectadas y son acelerados de regreso a la Tierra.

Los autores del artículo sugieren que muchos de esos iones que regresan golpean la luna que pasa, que no tiene magnetosfera propia para repelerlos.

“Es como si la luna estuviera en la ducha: una lluvia de iones de agua que regresan a la Tierra y caen sobre la superficie de la luna”, dijo Kletetschka.

Luego, los iones se combinan para formar el permafrost lunar. Parte de eso, a través de procesos geológicos y de otro tipo, como los impactos de asteroides, se conduce debajo de la superficie, donde puede convertirse en agua líquida.

El equipo de investigación utilizó datos gravitacionales del Lunar Reconnaissance Orbiter de la NASA para estudiar las regiones polares junto con varios cráteres lunares importantes. Las anomalías en las mediciones subterráneas en los cráteres de impacto indican ubicaciones de rocas fracturadas que pueden contener agua líquida o hielo. Las mediciones de gravedad en esos lugares del subsuelo sugieren la presencia de hielo o agua líquida, se lee en el trabajo de investigación.

La última investigación se basa en el trabajo publicado en diciembre de 2020 por cuatro de los autores del nuevo artículo, incluido Kletetschka.

Programa Artemisa de la NASA está siendo aclamado como el primer paso en la próxima era de la exploración espacial humana, ya que uno de sus objetivos será llevar a la primera mujer y persona de color a la superficie de la Luna. Otro objetivo principal de Artemis será probar tecnologías que serán esenciales para enviar humanos a Marte en los próximos años y décadas. Con agua ubicada en los polos de la Luna, esto disminuirá la probabilidad de un reabastecimiento constante desde la Tierra y permitirá a los astronautas de Artemis probar tecnologías que involucran la extracción y el uso de ese hielo de agua para beber, generar oxígeno y combustible, también conocido como utilización de recursos in situo ISRU. Mientras que la Luna está a solo 250 000 millas de la Tierra, el planeta Marte está a 140 000 000 millas de nuestro planeta de origen, y las pruebas de varias tecnologías aumentarán la probabilidad de éxito de la misión en misiones tripuladas a Marte al tiempo que garantizan que los astronautas puedan sobrevivir al viaje y regresar de manera segura. hogar.

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