Incluso durante los duros días lunares, las sombras proyectadas por la superficie rugosa de la luna permiten que se acumule hielo de agua, creando una serie de pequeños “puntos fríos”.
Los científicos creen que encontraremos hielo de agua en cráteres permanentemente sombreados en los polos de la luna, áreas recónditas que nunca reciben la luz del sol. Pero las observaciones muestran que el hielo de agua está presente en gran parte de la superficie lunar incluso durante el día lunar. Esto plantea un misterio difícil de explicar: los modelos informáticos anteriores han sugerido que cualquier hielo de agua que se forme durante la noche lunar debería derretirse y evaporarse rápidamente a medida que el sol sale sobre la región.
“La nave espacial detectó la posible presencia de agua en la superficie lunar hace más de una década, y el Observatorio Estratosférico de Astronomía Infrarroja (SOFIA) de la NASA lo confirmó en 2020”, dijo la NASA Björn Davidsson, científico del Laboratorio de Propulsión a Chorro (JPL) de la NASA. ), dijo: “Al principio, estas observaciones eran contrarias a la intuición: en un entorno tan duro, el agua no debería existir. Sí. Este resultado nos permite revisar nuestra comprensión previa de la superficie lunar, y también plantea preguntas interesantes sobre cómo los volátiles como el agua podría existir hielo en un cuerpo celeste sin aire”.
En un nuevo estudio, Davidson y la coautora Sona Hosseini, científica investigadora e instrumentadora del Laboratorio de Propulsión a Chorro, sugieren que la “aspereza” de la superficie lunar crea sombras a partir del hielo de agua. Brinda refugio, lo que permite que se congele aún más lejos de la superficie. polos lunares También explicaron cómo la exosfera de la luna (la capa extremadamente delgada de gas que rodea la luna) puede haber jugado un papel importante en este misterio.
Agua atrapada y crema fluida
Muchos modelos informáticos existentes han simplificado la superficie lunar, haciéndola plana y desigual. Por lo tanto, generalmente se cree que durante el día lunar, la temperatura de la superficie lunar lejos de los polos aumenta de manera uniforme, y es imposible que el hielo de agua resida en la superficie lunar iluminada por el sol durante mucho tiempo.
Entonces, ¿por qué se detecta la presencia de agua fuera de la región permanentemente sombreada de la Luna? Una explicación para las detecciones es que las moléculas de agua pueden quedar atrapadas en las rocas o en el vidrio de impacto, una sustancia vítrea que se forma bajo el calor y la presión extremos creados por los impactos de meteoritos. La combinación con rocas o vidrio impactado permite que las moléculas de agua existan en la superficie lunar incluso cuando se enfrentan a la luz solar directa, mientras que SOFIA las detecta, como se planteó anteriormente.
Pero todavía hay un problema con esta inferencia, es decir, las observaciones de la superficie lunar muestran que la cantidad de agua en la superficie disminuye gradualmente antes del mediodía en la luna (es decir, cuando la cantidad de luz solar está en su punto máximo), pero aumenta gradualmente por la tarde, lo que indica que la superficie lunar El agua podría haberse movido de un lugar a otro en un día, lo que no habría sido posible si hubiera quedado atrapada en las rocas lunares o golpeado un vidrio.
Por lo tanto, Davidson y Hussaini optimizaron su modelo de computadora para tener en cuenta la rugosidad de la superficie evidente en las imágenes de las misiones Apolo de 1969 a 1972, que mostraban una superficie lunar cubierta con rocas gigantes. Las depresiones y los baches son constantes y hay muchas áreas sombreadas. incluso cerca del mediodía. Después de tener en cuenta esta rugosidad de la superficie en su modelo de computadora, Davidson y Hosseini explicaron la posibilidad de que se forme escarcha en pequeñas áreas sombreadas y por qué la distribución de las moléculas de agua cambia a lo largo del día.
Sin una atmósfera lo suficientemente espesa, el calor en la superficie lunar es difícil de mantener y dispersar, y esas temperaturas pueden caer en picado a menos 350 grados Fahrenheit (menos 210 grados C) en áreas sombreadas extremadamente frías, así como en áreas extremadamente calientes expuestas a la luz solar. cerca uno del otro, y este último tiende a alcanzar temperaturas tan altas como 240 grados Fahrenheit (120 grados Celsius).
A medida que el sol pasa sobre la luna, la escarcha que se acumula en estas áreas más frías y sombreadas se expone lenta y gradualmente a la luz solar, y luego circula hacia la exosfera de la luna, donde las moléculas de agua reaparecen en la luna. escarcha en áreas sombreadas que de otro modo serían más frías.
“La escarcha es mucho más móvil que el agua atrapada en rocas o vidrio impactado”, dijo Davidson, “por lo que nuestro modelo proporciona un nuevo mecanismo para explicar cómo se mueve el agua en la superficie lunar y en La delgada atmósfera lunar se mueve entre ciclos”.
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Si bien este no es el primer estudio que tiene en cuenta la rugosidad de la superficie lunar al calcular la temperatura de la superficie lunar, los estudios anteriores no han considerado cómo las áreas sombreadas afectan la capacidad de las moléculas de agua de la luna para permanecer en la superficie como escarcha durante el día. El nuevo estudio es importante porque puede ayudarnos a comprender mejor cómo se libera el agua en la superficie lunar dentro y fuera de la exosfera lunar.
“La investigación del agua como un recurso lunar es fundamental para la NASA y la futura exploración lunar humana comercial. Si el agua puede existir en forma de escarcha en las regiones iluminadas por el sol de la luna, los futuros exploradores podrían usarla como combustible y un recurso de agua potable Pero primero, debemos descubrir cómo interactúan la exosfera lunar y la superficie, y qué papel juegan en el ciclo “.
Para probar esta teoría, Husseini dirige un equipo de investigación para desarrollar sensores ultradiminutos que miden señales débiles del hielo de agua. El sensor en desarrollo, llamado espectrómetro miniaturizado lunar Heterodyne OH (HOLMS), se utilizará en pequeños módulos de aterrizaje lunares estacionarios o rovers lunares autónomos, como el robot explorador plegable plano emergente automático (A- PUFFER), en el futuro, HOLMS podrá medir directamente el hidroxilo (-OH) en la superficie lunar.
El grupo hidroxilo es el “primo” de la molécula de agua y se puede utilizar como indicador del posible contenido de agua en la exosfera. Tanto el agua como los grupos hidroxilo pueden ser producidos por impactos de meteoritos y por partículas de viento solar que golpean la superficie lunar, por lo que medir la presencia de estas moléculas en la exosfera lunar puede revelar la cantidad de agua producida por el proceso anterior, así como mostrar cómo el agua las moléculas viajan de un lugar a otro se trasladan a otro lugar. La clave para hacer estas mediciones es el tiempo.
“La exploración lunar actual por parte de varios países y empresas privadas indica que el entorno lunar sufrirá cambios significativos debido a factores humanos en un futuro cercano. Si esta tendencia continúa, perderemos nuestra comprensión de la naturaleza lunar. Oportunidades ambientales, especialmente el agua que circula en la atmósfera prístina de la Luna. Por lo tanto, el desarrollo de instrumentos extremadamente compactos y altamente sensibles es significativo y crítico en el tiempo”.
El nuevo estudio podría ayudarnos a comprender mejor el impacto de las regiones sombreadas en la acumulación de hielo de agua y moléculas de gas más allá de la Luna, en otros planetas, como en Marte, e incluso en cuerpos pequeños en los anillos de Saturno, señalaron los investigadores.
El estudio, titulado “Implicaciones de la rugosidad de la superficie en modelos de desorción de agua en la Luna”, se publicó en la Royal Astronomical Society el 2 de agosto de 2021. Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society.
