Los científicos argumentan que, dentro de la oscuridad de los cráteres polares de la luna, el agua no es tan invencible como se esperaba

Este es un cráter en la Luna permanentemente sombreado. Crédito: Centro de vuelo espacial Goddard de la NASA.

La región del polo sur de la Luna es el hogar de algunos de los entornos más extremos del sistema solar: es inimaginablemente frío, está masivamente craterizado y tiene áreas que están constantemente bañadas por la luz solar o en la oscuridad. Esta es precisamente la razón por la que la NASA quiere enviar astronautas allí en 2024 como parte de su programa Artemis. 

La característica más atractiva de esta región más al sur son los cráteres, algunos de los cuales nunca ven la luz del día llegar a sus superficies. La razón de esto es el bajo ángulo de la luz solar que golpea la superficie en los polos. Para una persona de pie en el polo sur lunar, el Sol aparecería en el horizonte, iluminando la superficie de lado y, por lo tanto, rozando principalmente los bordes de algunos cráteres, dejando sus profundos interiores en la sombra. 

Corrientes de meteoroides golpean la superficie de la Luna. Créditos: NASA's Goddard Space Flight Center.

Como resultado de la oscuridad permanente, el Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) de la NASA ha medido las temperaturas más frías del sistema solar dentro de estos cráteres, que se han conocido como ambientes perfectos para conservar material como el agua por eones. O eso creíamos. 

Resulta que a pesar de que la temperatura desciende a -388 grados Fahrenheit (-233 grados Celsius) y presumiblemente puede mantener las heladas atrapadas en el suelo virtualmente para siempre, el agua está escapando lentamente de la capa superior más delgada (más delgada que el ancho de un glóbulo rojo) de la superficie de la luna. Científicos de la NASA informaron sobre este hallazgo recientemente en un artículo en la revista Geophysical Research Letters. 

"La gente piensa que algunas áreas en estos cráteres polares atrapan agua y eso es todo", dijo William M. Farrell, físico de plasma en el Centro de Vuelos Espaciales Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland, quien dirigió la investigación de las heladas lunares. “Pero hay partículas de viento solar y meteoroides que golpean la superficie, y pueden provocar reacciones que normalmente ocurren a temperaturas de superficie más cálidas. Eso es algo que no se ha enfatizado ". 

Un mapa de gravedad de aire libre de alta resolución basado en datos devueltos por la misión del Laboratorio de Recuperación de la Gravedad e Interior de la NASA, superpuesto en el terreno basado en el altímetro Lunar Reconnaissance Orbiter de la NASA y los datos de la cámara. La vista es hacia el sur, con el polo sur cerca del horizonte en la parte superior izquierda. El terminador cruza el borde oriental de la cuenca de Schrödinger. La gravedad se pinta en las áreas que están en o cerca del lado nocturno. El rojo corresponde a los excesos de masa y el azul a los déficits de masa. Créditos: Estudio de visualización científica de la NASA.

A diferencia de la Tierra, con su atmósfera rica, la Luna carece de una para proteger su superficie. Entonces, cuando el Sol rocía partículas cargadas conocidas como viento solar en el sistema solar, algunas de ellas bombardean la superficie de la Luna y levantan moléculas de agua que rebotan hacia nuevos lugares. 

Del mismo modo, los meteoroides rebeldes constantemente se estrellan contra la superficie y arrancan el suelo mezclado con trozos de agua congelada. Los meteoroides pueden arrojar estas partículas del suelo, que son muchas veces más pequeñas que el ancho de un cabello humano, a una distancia de 19 millas (30 kilómetros) del lugar del impacto, dependiendo del tamaño del meteoroide. Las partículas pueden viajar tan lejos porque la Luna tiene una baja gravedad y no hay aire para frenar las cosas: "Entonces, cada vez que tienes uno de estos impactos, una capa muy delgada de granos de hielo se extiende por la superficie, expuesta al calor de la El sol y el entorno espacial, y eventualmente se sublimaron o perdieron debido a otros procesos ambientales ", dijo Dana Hurley , científica planetaria del Laboratorio de Física Aplicada de la Universidad Johns Hopkins en Laurel, Maryland. 

Si bien es importante tener en cuenta que incluso en los cráteres sombreados el agua se está filtrando lentamente, es posible que también se agregue agua, señalan los autores del artículo. Los cometas helados que chocan contra la Luna, más el viento solar , podrían reponerlo como parte de un ciclo global del agua; eso es algo que los científicos están tratando de averiguar. Además, no está claro cuánta agua hay. ¿Está sentado solo en la capa superior de la superficie de la Luna o se extiende profundamente en la corteza de la Luna, se preguntan los científicos? 

De cualquier manera, la capa superior de la superficie de los cráteres polares se volverá a reconstruir durante miles de años, según los cálculos de Farrell, Hurley y su equipo. Por lo tanto, los parches débiles de escarcha que los científicos han detectado en los polos usando instrumentos como el instrumento LAMP del Proyecto de Mapeo Alfa Lyman (LAMP) de LRO podrían tener solo 2.000 años de antigüedad, en lugar de millones o miles de millones de años como algunos podrían esperar, estimó el equipo de Farrell. "No podemos pensar en estos cráteres como puntos muertos de hielo", señaló. 

Para confirmar los cálculos de su equipo, dijo Farrell, un futuro instrumento capaz de detectar vapor de agua debería encontrar, por encima de la superficie de la Luna, de una a 10 moléculas de agua por centímetro cúbico que hayan sido liberadas por los impactos. 

Las buenas noticias para la futura exploración lunar 

Para la próxima ciencia y exploración, la dispersión de partículas de agua podría ser una gran noticia. Esto significa que es posible que los astronautas no tengan que someterse a ellos mismos ni a sus instrumentos en el duro ambiente de los suelos de cráteres a la sombra para encontrar un suelo rico en agua; podrían encontrarlo en regiones soleadas cercanas. 

"Esta investigación nos dice que los meteoroides están haciendo parte del trabajo por nosotros y transportando material desde los lugares más fríos a algunas de las regiones fronterizas a las que los astronautas pueden acceder con un vehículo de exploración solar", dijo Hurley. "También nos dice que lo que debemos hacer es salir a la superficie de una de estas regiones y obtener información de primera mano sobre lo que está sucediendo". 

Esta animación muestra evidencia de altas concentraciones de hidrógeno en el polo sur de la Luna. En 1998, la misión de la NASA Lunar Prospector identificó el hidrógeno en la Luna, que fue una evidencia temprana de posibles depósitos de hielo. Como se puede ver en este video, los datos de Prospector mostraron significativamente más hidrógeno (mostrado en azul) en el polo sur de la Luna. Créditos: NASA's Goddard Space Flight Center Scientific Visualization Studio.

Llegar a la superficie lunar facilitaría mucho la evaluación de cuánta agua hay en la Luna. Porque identificar el agua desde lejos, particularmente en cráteres en sombra, es un asunto delicado. La principal forma en que los científicos encuentran el agua es a través de instrumentos de detección remota que pueden identificar de qué elementos químicos están hechos las cosas según la luz que reflejan o absorben. "Pero para eso, necesitas una fuente de luz", dijo Hurley. "Y, por definición, estas regiones sombreadas permanentemente no tienen una fuerte". 

Entendiendo el ambiente del agua en la luna 

Hasta que los astronautas de la NASA regresen a la Luna para desenterrar un poco de tierra, o la agencia envíe nuevos instrumentos cerca de la superficie que puedan detectar moléculas de agua flotantes, la teoría del equipo de investigación sobre la influencia de los meteoroides en el medio ambiente dentro de cráteres sombreados podría ayudar a eliminar algunos de los misterios que rodean el agua de la luna. Ya ha ayudado a los científicos a comprender si las aguas superficiales superiores son nuevas o antiguas, o cómo puede migrar alrededor de la Luna. Otra cosa que los impactos de meteoroides en los suelos del cráter podrían ayudar a explicar es por qué los científicos están encontrando parches de escarcha tenue diluida en regolito, o suelo lunar, en lugar de bloques de hielo de agua pura. 

A pesar de que abundan las preguntas sobre el agua, es importante recordar, dijo Farrell, que fue solo en la última década que los científicos encontraron evidencia de que la Luna no es una roca seca y muerta, como muchos habían asumido durante mucho tiempo. El LRO, con sus miles de órbitas y 1 petabyte de datos científicos devueltos (equivalente a unos 200.000, películas de alta definición y largometrajes transmitidas en línea), ha sido fundamental. También lo ha hecho el Satélite de observación y detección del cráter lunar (LCROSS), que reveló agua congelada después de estrellarse a propósito en el cráter de Cabeus en 2009 y de liberar un penacho de material preservado del suelo del cráter que incluía agua. 

"Sospechamos que había agua en los polos y aprendimos con seguridad de LCROSS, pero ahora tenemos evidencia de que hay agua en las latitudes medias", dijo Farrell. "También tenemos evidencia de que hay agua proveniente de los impactos de micrometeoroides, y tenemos medidas de escarcha. Pero la pregunta es, ¿cómo se relacionan todas estas fuentes de agua? 

Esa es una pregunta que Farrell y sus colegas están más cerca de responder que nunca. 

Fuente: NASA / Goddard Space Flight Center,