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La luna tiene agua. La NASA lo confirma. El hallazgo ha sido publicado en dos artículos. En uno de ellos se indica la detección de moléculas de agua de forma inequívoca.. En el otro, la existencia de pequeñas áreas en la superficie del satélite donde el agua podría quedar atrapada de manera estable. Estos hallazgos pueden tener implicaciones para las futuras misiones a la Luna.
No por esperado es menos noticia el hecho de que el Observatorio Estratosférico de Astronomía Infrarroja de la NASA (SOFIA) haya confirmado, por primera vez, la presencia de agua en la superficie de la Luna iluminada por el sol. Este descubrimiento indica que el agua se puede distribuir por la superficie lunar, y no se limita a lugares fríos y sombreados. Y eso es clave.
SOFIA ha detectado moléculas de agua (H2O) en el cráter Clavius, uno de los cráteres más grandes visibles desde la Tierra, ubicado en el hemisferio sur de la Luna. Las observaciones anteriores de la superficie de la Luna detectaron alguna forma de hidrógeno, pero no pudieron distinguir entre el agua y su pariente químico cercano, el hidroxilo (OH). Los datos de esta ubicación revelan agua en concentraciones de 100 a 412 partes por millón, aproximadamente equivalente a una botella de agua de 12 onzas, atrapada en un metro cúbico de suelo esparcido por la superficie lunar. Los resultados se publican en el último número de Nature Astronomy.
“Teníamos indicios de que H2O, el agua familiar que conocemos, podría estar presente en el lado iluminado por el sol de la Luna”, dijo Paul Hertz, director de la División de Astrofísica en la Dirección de Misiones Científicas en la Sede de la NASA en Washington. “Ahora sabemos que está ahí. Este descubrimiento desafía nuestra comprensión de la superficie lunar y plantea preguntas intrigantes sobre los recursos relevantes para la exploración del espacio profundo ".
A modo de comparación, el desierto del Sahara tiene 100 veces la cantidad de agua que SOFIA detectó en el suelo lunar. A pesar de las pequeñas cantidades, el descubrimiento plantea nuevas preguntas sobre cómo se crea el agua y cómo persiste en la dura superficie lunar sin aire.
El agua es un recurso precioso en el espacio profundo y un ingrediente clave de la vida tal como la conocemos. Queda por determinar si el agua que SOFIA encontró es fácilmente accesible para su uso como recurso. Bajo el programa Artemis de la NASA , la agencia está ansiosa por aprender todo lo que pueda sobre la presencia de agua en la Luna antes de enviar a la primera mujer y al próximo hombre a la superficie lunar en 2024 y establecer una presencia humana sostenible allí para fines de la década.
Los resultados de SOFIA se basan en años de investigaciones previas que examinan la presencia de agua en la Luna. Cuando los astronautas del Apolo regresaron por primera vez de la Luna en 1969, se pensó que estaba completamente seca. Misiones orbitales y de impacto durante los últimos 20 años, como el satélite de observación y detección de cráteres lunares de la NASA , confirmaron hielo en cráteres permanentemente sombreados alrededor de los polos de la Luna.
Mientras tanto, varias naves espaciales , incluida la misión Cassini y la misión del cometa Deep Impact , así como la misión Chandrayaan-1 de la Organización de Investigación Espacial de la India , y la instalación del telescopio infrarrojo terrestre de la NASA., miró ampliamente a través de la superficie lunar y encontró evidencia de hidratación en regiones más soleadas. Sin embargo, esas misiones no pudieron distinguir definitivamente la forma en que estaba presente, ya sea H2O u OH.
“Antes de las observaciones de SOFIA, sabíamos que había algún tipo de hidratación”, confiesa Casey Honniball, autora principal que publicó los resultados de su trabajo de tesis de posgrado en la Universidad de Hawai en Mānoa en Honolulu. "Pero no sabíamos cuánto, si es que había alguno, eran en realidad moléculas de agua, como bebemos todos los días, o algo más como un limpiador de desagües.
SOFIA ofreció una nueva forma de mirar la Luna. Volando a altitudes de hasta 45.000 pies, este avión de pasajeros Boeing 747SP modificado con un telescopio de 106 pulgadas de diámetro alcanza más del 99% del vapor de agua en la atmósfera de la Tierra para obtener una vista más clara del universo infrarrojo. Usando su cámara infrarroja de objeto débil para el telescopio SOFIA (FORCAST), SOFIA pudo captar la longitud de onda específica única de las moléculas de agua, a 6,1 micrones, y descubrió una concentración relativamente sorprendente en el soleado cráter Clavius.
“Sin una atmósfera espesa, el agua en la superficie lunar iluminada por el sol debería perderse en el espacio”, dijo Honniball, quien ahora es becario postdoctoral en el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland. “Sin embargo, de alguna manera lo estamos viendo. Algo está generando el agua y algo debe estar atrapándolo allí ".
Varias fuerzas podrían estar en juego en la entrega o creación de esta agua. Los micrometeoritos que caen sobre la superficie lunar, transportando pequeñas cantidades de agua, podrían depositar el agua en la superficie lunar tras el impacto. Otra posibilidad es que podría haber un proceso de dos pasos mediante el cual el viento solar del Sol entrega hidrógeno a la superficie lunar y provoca una reacción química con minerales que contienen oxígeno en el suelo para crear hidroxilo. Mientras tanto, la radiación del bombardeo de micrometeoritos podría estar transformando ese hidroxilo en agua.
La forma en que el agua se almacena, lo que hace posible que se acumule, también plantea algunas preguntas intrigantes. El agua podría quedar atrapada en pequeñas estructuras en forma de perlas en el suelo que se forman a partir del alto calor creado por los impactos de los micrometeoritos. Otra posibilidad es que el agua pueda estar escondida entre los granos de suelo lunar y protegida de la luz solar, lo que podría hacerla un poco más accesible que el agua atrapada en estructuras en forma de cuentas.
Para una misión diseñada para observar objetos distantes y tenues como agujeros negros, cúmulos de estrellas y galaxias, la atención de SOFIA sobre el vecino más cercano y brillante de la Tierra fue una desviación de los negocios habituales. Los operadores del telescopio suelen utilizar una cámara guía para seguir las estrellas, manteniendo el telescopio fijo en su objetivo de observación. Pero la Luna está tan cerca y es tan brillante que llena todo el campo de visión de la cámara guía. Sin estrellas visibles, no estaba claro si el telescopio podría rastrear la Luna de manera confiable. Para determinar esto, en agosto de 2018, los operadores decidieron probar una observación de prueba.
"De hecho, era la primera vez que SOFIA miraba la Luna, y ni siquiera estábamos completamente seguros de si obtendríamos datos fiables, pero las preguntas sobre el agua de la Luna nos obligaron a intentarlo", dijo Naseem Rangwala, el proyecto de SOFIA. científico del Centro de Investigación Ames de la NASA en Silicon Valley de California. "Es increíble que este descubrimiento surgiera de lo que era esencialmente una prueba, y ahora que sabemos que podemos hacer esto, estamos planeando más vuelos para hacer más observaciones".
Los vuelos de seguimiento de SOFIA buscarán agua en ubicaciones adicionales iluminadas por el sol y durante diferentes fases lunares para aprender más sobre cómo se produce, almacena y mueve el agua a través de la Luna. Los datos se sumarán al trabajo de futuras misiones de la Luna, como el Volatiles Investigating Polar Exploration Rover (VIPER) de la NASA , para crear los primeros mapas de recursos hídricos de la Luna para la futura exploración espacial humana.
En el mismo número de Nature Astronomy, los científicos han publicado un artículo utilizando modelos teóricos y datos del Lunar Reconnaissance Orbiter de la NASA , señalando que el agua podría quedar atrapada en pequeñas sombras, donde las temperaturas se mantienen por debajo del punto de congelación, en más Luna de lo esperado actualmente. Los resultados se pueden encontrar aquí .
“El agua es un recurso valioso, tanto para fines científicos como para el uso de nuestros exploradores”, dijo Jacob Bleacher, científico jefe de exploración de la Dirección de Misiones de Operaciones y Exploración Humana de la NASA. "Si podemos utilizar los recursos de la Luna, entonces podemos transportar menos agua y más equipo para ayudar a permitir nuevos descubrimientos científicos".
SOFIA es un proyecto conjunto de la NASA y el Centro Aeroespacial Alemán. Ames gestiona el programa SOFIA, la ciencia y las operaciones de la misión en cooperación con la Asociación de Investigación Espacial de Universidades, con sede en Columbia, Maryland, y el Instituto Alemán SOFIA de la Universidad de Stuttgart. La aeronave es mantenida y operada por el Armstrong Flight Research Center Building 703 de la NASA, en Palmdale, California.
El otro estudio conocido hoy desvela que bolsas de agua ocultas podría ser mucho más común en la superficie de la Luna de lo que los científicos habrían sospechado, favoreciendo un horizonte de colonización. En algunos casos, estos pequeños parches de hielo podrían existir en sombras permanentes no más grandes que una moneda, según un estudio liderado por la Universidad de Colorado Boulder que se publica en 'Nature Astronomy'.
"Si pudieras situarte de pie en la superficcie de la Luna cerca de uno de sus polos verías sombras por todas partes --explica en un comunicado Paul Hayne, profesor asistente en el Laboratorio de Física Atmosférica y Espacial en CU Boulder--. Muchas de esas pequeñas sombras podrían estar llenas de hielo". En su estudio, Hayne y sus colegas exploraron fenómenos en la Luna llamados "trampas frías", regiones sombrías de la superficie que existen en un estado de oscuridad eterna. Muchos han pasado sin un solo rayo de luz solar durante miles de millones de años. Y estos rincones y recovecos pueden ser mucho más numerosos de lo que sugieren los datos anteriores.
Basándose en datos detallados del Lunar Reconnaissance Orbiter de la NASA, los investigadores estiman que la luna podría albergar aproximadamente 25.000 kilómetros cuadrados de sombras permanentes en varias formas y tamaños, depósitos que, según la teoría, también podrían ser capaces de conservar agua a través del hielo. "Si estamos en lo cierto, el agua será más accesible para beber, para combustible de cohetes y todo lo que la NASA necesitaría", aventura Hayne, también del Departamento de Ciencias Astrofísicas y Planetarias.
Para comprender las estas frías trampas hay que fijarse en el cráter Shackleton, cerca del polo sur de la Luna. Este enorme cráter de impacto alcanza varias kilómetros de profundidad y más de 20 de ancho. Debido a la posición de la luna en relación con el sol, gran parte del interior del cráter está permanentemente en sombra, una falta total de luz solar directa que hace que las temperaturas en el interior oscilen alrededor de menos 15 grados. "Miras hacia el cráter Shackleton o el cráter Shoemaker, estás mirando hacia esta vasta y oscura región inaccesible --describe Hayne--. Es muy impresionante".
Sin embargo, esa naturaleza imponente también puede ser clave para la importancia de estos cráteres para las bases lunares planificadas. Los científicos han creído durante mucho tiempo que tales trampas frías podrían ser entornos ideales para albergar hielo, un recurso valioso que es escaso en la luna pero que ocasionalmente se entrega en grandes cantidades cuando los cometas o asteroides ricos en agua se estrellan. "Las temperaturas son tan bajas en las trampas frías que el hielo se comportaría como una roca --explica Hayne--. Si el agua entra allí, no se irá a ninguna parte durante mil millones de años".
En su última investigación, sin embargo, Hayne y sus colegas querían saber hasta qué punto podrían ser comunes estas trampas, si solo existen en grandes cráteres o se extienden sobre la faz de la Luna. Y para averiguarlo, el equipo extrajo datos de observaciones del satélite en la vida real y luego utilizó herramientas matemáticas para recrear cómo se vería su superficie a una escala muy pequeña. La respuesta: un poco como una pelota de golf. Según los cálculos del equipo, los polos norte y sur de la Luna podrían contener una gran cantidad de protuberancias capaces de albergar sombras permanentes, muchas de ellas de solo un centímetro de ancho. Estimaciones anteriores fijaban el área de las trampas frías en la Luna en más de 11.000 kilómetros cuadrados, aproximadamente la mitad de lo que han predicho Hayne y sus colegas.
Hayne señala que su equipo no puede probar que estas sombras realmente contengan bolsas de hielo ya que la única forma de hacerlo sería ir allí en persona o con vehículos de exploración y excavar. Pero los resultados son prometedores, y las misiones futuras podrían arrojar aún más luz, literalmente, sobre los recursos hídricos de la Luna.
Hayne, por ejemplo, está liderando un trabajo de la NASA llamado Lunar Compact Infrared Imaging System (L-CIRiS) que tomará imágenes panorámicas sensibles al calor de la superficcie de la luna cerca de su polo sur en 2022. Si los hallazgos de su equipo se conficrman, es posible que localizar los ingredientes para una ducha caliente en la luna se haya vuelto mucho más fácil. "Es posible que los astronautas no necesiten adentrarse en estas sombras oscuras y profundas --señala Hayne--. Podrían caminar y encontrar uno que tenga un metro de ancho y que probablemente albergue hielo".