Agua en la luna: un recurso para los planes de exploración espacial

Durante mucho tiempo se consideró que la Luna estaba completamente seca. Los análisis de muestras recuperadas por las misiones Apolo mostraron solo trazas de agua y se creyó que estos rastros se debían a la contaminación de la Tierra. Durante las últimas dos décadas, los nuevos análisis, las observaciones de las misiones de naves espaciales y los modelos teóricos han demostrado que esa evaluación inicial era incorrecta.

Desde entonces, se ha detectado “agua” dentro de los minerales de las rocas lunares. También se ha descubierto que el hielo de agua se mezcla con los granos de polvo lunar en regiones frías y permanentemente a la sombra cerca de los polos lunares.

Pero los científicos no estaban seguros de la cantidad que hubiera de “agua molecular”, la que se compone de dos partes de hidrógeno y una de oxígeno (H₂O). Ahora, dos nuevos estudios publicados en Nature Astronomy brindan una respuesta, al mismo tiempo que dan una idea de cómo y de dónde extraerla.

Agua y más agua

El término “agua” no solo se usa para agua molecular, sino también para detecciones de hidrógeno (H) e hidroxilo (OH). Aunque los astronautas podrían combinar H y OH para formar agua molecular en la superficie lunar, es importante saber en qué forma están presentes estos compuestos inicialmente. Eso es porque esto tendrá un impacto en su estabilidad y ubicación bajo las condiciones de la superficie lunar, y el esfuerzo requerido para extraerlos. El agua molecular, si está presente como hielo, sería más fácil de extraer que el hidroxilo encerrado en las rocas.

La presencia de agua en la Luna es científicamente interesante. Su distribución y forma pueden ayudar a abordar algunas cuestiones profundas. Por ejemplo, ¿cómo llegaron el agua y otras sustancias volátiles al interior del Sistema Solar en primer lugar? ¿Fue producido allí o llevado por asteroides o meteoritos? Saber más sobre el compuesto específico podría ayudarnos a averiguarlo.

Comprender la cantidad de agua que hay y su ubicación también es increíblemente útil para planificar misiones humanas a la Luna y más allá. El agua representa un recurso clave que se puede utilizar con fines de soporte vital, pero también se puede dividir en sus elementos constituyentes y destinarlo a otros usos. El oxígeno podría reponer los suministros de aire y usarse en reacciones químicas simples en la superficie lunar para extraer otros recursos útiles del regolito (suelo compuesto de pequeños granos). El agua también podría usarse como combustible para cohetes en forma de hidrógeno líquido y oxígeno líquido.

Esto significa que la Luna tiene un gran potencial para convertirse en una base de reabastecimiento de combustible para misiones espaciales hacia el interior del Sistema Solar o más allá. Su menor gravedad y falta de atmósfera significa que requeriría menos combustible para hacer lanzamientos desde allí que desde la Tierra. Cuando las agencias espaciales hablan de la utilización de recursos in situ en la Luna, el agua está en el centro de sus planes, lo que hace que los nuevos hallazgos sean muy emocionantes.

Una nueva investigación

Los instrumentos a bordo de varias naves espaciales han medido previamente la reflectividad (luz desglosada por longitud de onda) de la Luna. Estos detectan la luz que proviene de una superficie para medir cuánta energía refleja en una longitud de onda específica. Esto diferirá en función de la composición de la superficie. Debido a que tiene agua, la superficie de la Luna absorbe luz a longitudes de onda de 3µm (0,000003 metros).

Sin embargo, las absorciones a esta longitud de onda no pueden distinguir entre agua molecular y compuestos hidroxílicos.

Usando el telescopio del Observatorio Estratosférico de Astronomía Infrarroja (SOFIA) de NASA / DLR , que vuela a 13 kilómetros, el equipo que elaboró uno de los nuevos documentos observó secciones iluminadas por el Sol de la superficie de la Luna en longitudes de onda de 5-8 µm.

El H₂O da como resultado un pico característico en el espectro a 6µm, y al comparar un área cercana al ecuatorial como línea de base (que se cree que casi no tiene agua) con un área cercana al polo sur, este estudio reporta las primeras observaciones inequívocas de agua en condiciones ambientales en la superficie lunar en una abundancia de 100 a 400 partes por millón.

Esto es varios órdenes de magnitud demasiado grande para que la mayor parte del agua se adsorba en las superficies de los granos de regolito. En cambio, los autores sugieren que el agua que han observado debe estar encerrada dentro de un vidrio formado por pequeños meteoritos que impactan y derriten los granos de regolito ya hidratados. Alternativamente, podría estar presente en huecos entre los límites de grano, lo que facilitaría su extracción. Saber el lugar exacto en el que se encuentra esta agua sería de gran interés para los futuros exploradores, ya que determinaría los procesos y la energía necesarios para extraerla.

Afortunadamente, el otro artículo utilizó nuevos modelos teóricos, basados en datos de temperatura e imágenes de mayor resolución del Lunar Reconnaissance Orbiter, para refinar las predicciones de dónde se dan las condiciones adecuadas para que el agua molecular quede atrapada como hielo.

Investigaciones anteriores ya han demostrado que existen tales “trampas de frío” de kilómetros de ancho en áreas permanentemente sombreadas cerca de los polos donde puede haber hielo de agua. Sin embargo, la evidencia de una nave espacial en órbita no fue concluyente acerca de que se tratara de agua molecular o hidroxilo. El nuevo estudio encuentra que también hay abundantes pequeñas trampas frías donde las condiciones permiten que se acumule el hielo de agua, en la escala de centímetros o decímetros. De hecho, estas trampas deberían ser cientos o miles de veces más numerosas que las trampas frías más grandes.

El equipo calcula que el 0,1 % de la superficie lunar total es lo suficientemente fría como para atrapar agua en forma de hielo, y que la mayoría de estas trampas heladas se encuentran en latitudes altas (> 80°). Esto está particularmente cerca del polo sur lunar, lo que reduce la elección de futuros lugares de aterrizaje conmayores probabilidades de encontrar agua helada atrapada. Sin embargo, es importante darse cuenta de que los dos estudios investigaron áreas en diferentes latitudes (55 ° -75 ° S frente a> 80 ° S) y, por lo tanto, no se pueden comparar directamente.

Sin embargo, estos últimos descubrimientos mejoran aún más nuestra comprensión de la historia del agua en nuestro vecino más cercano. Sin duda reforzarán los planes de regreso a la Luna. Instrumentos como el de la Agencia Espacial Europea (carga útil PROSPECT en la Luna 27) podrán realizar mediciones en la Luna para “verificar en tierra” estos tentadores destellos de la gran cantidad de información que aún no se ha descubierto.

Este artículo fue publicado originalmente en The Conversation. Lea el original.