Según un nuevo análisis de datos de la misión LRO (Lunar Reconnaissance Orbiter) de la NASA, la acumulación de hielo en el polvo y las rocas lunares (regolito) es mucho mayor de lo que se pensaba anteriormente. El hielo será un recurso valioso para futuras misiones lunares. El agua puede usarse para protección contra la radiación y para sustentar a los astronautas humanos, o puede dividirse en sus componentes de hidrógeno y oxígeno para producir combustible para cohetes, energía y aire respirable.
Estudios anteriores han encontrado signos de hielo en las regiones de sombra permanente (PSR) más grandes cerca del polo sur lunar, incluidos los cráteres Cabouse, Howarth, Shoemaker y Faustini. En el nuevo trabajo, “encontramos que hay evidencia generalizada de hielo de agua en el PSR más allá del Polo Sur, al menos hacia los 77 grados de latitud sur”, dijo el Dr. Timothy P. McClanahan del Centro de Vuelos Espaciales Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland. y el estudio, publicado el 2 de octubre. Autor principal de un artículo de investigación. Revista de ciencia planetaria.
El estudio proporciona mapas a los planificadores de expediciones lunares e identifica características de la superficie que muestran dónde es más probable y menos probable que se forme hielo, junto con evidencia de por qué debería ser así. “Nuestros modelos y análisis muestran que se espera que las mayores concentraciones de hielo ocurran por debajo de 75 Kelvin (-198 grados Celsius o -325 grados Fahrenheit) en el PSR y cerca de la base de la pendiente hacia el polo del PSR”, dijo McClanahan.
“No podemos determinar con precisión el volumen de los depósitos de hielo de PSR ni determinar si pueden estar enterrados debajo de una capa seca de regolito. Sin embargo, esperamos que 1,2 metros cuadrados (metros cuadrados) de este depósito por cada superficie deban vivir. Debe haber al menos menos cinco cuartos (cinco litros más) más de hielo dentro de 3,3 pies (metros) de la superficie que el área circundante”, dijo McClanahan. El estudio mapeó dónde se espera que se produzca una acumulación de hielo baja, pequeña o de baja densidad hacia áreas inicialmente cálidas y progresivamente más brillantes.
El hielo puede haber sido depositado en el regolito lunar por impactos de cometas y meteoritos, emitido como vapor (gas) desde el interior lunar o formado por reacciones químicas entre el hidrógeno del viento solar y el oxígeno del regolito. Los PSR suelen ocurrir en depresiones topográficas cerca de los polos lunares. Debido al ángulo bajo del sol, estas regiones no han visto la luz del sol durante miles de millones de años, por lo que son perpetuamente extremadamente frías. Se cree que las moléculas de hielo son desalojadas repetidamente del regolito por meteoritos, radiación cósmica o luz solar y viajan a través de la superficie lunar hasta aterrizar en un PSR donde quedan atrapadas en el frío extremo. Las superficies persistentemente frías del PSR podrían potencialmente preservar las moléculas de hielo cerca de la superficie durante miles de millones de años, donde podrían acumularse en un depósito lo suficientemente rico como para extraerlo. Se cree que el hielo se pierde más rápido en superficies expuestas a la luz solar directa, lo que impide que se acumulen.
El equipo utilizó el instrumento Detector de Neutrones de Exploración Lunar (LEND) de LRO para detectar signos de deposición de hielo midiendo neutrones “epitérmicos” de energía media. Específicamente, el equipo utilizó el sensor colimado de LEND para neutrones epitermales (CSETN) con un campo de visión fijo de 30 kilómetros (18,6 millas) de diámetro. Los neutrones son producidos por rayos cósmicos galácticos de alta energía provenientes de poderosos eventos en el espacio profundo, como la explosión de estrellas, que impactan la superficie lunar, rompiendo átomos de regolito y dispersando partículas subatómicas llamadas neutrones. Los neutrones, que pueden originarse desde una profundidad de aproximadamente 3,3 pies (metros), hacen ping-pong a través del regolito y se mueven hacia otros átomos. Algunos se dirigen al espacio, donde LEND puede detectarlos. Dado que el hidrógeno tiene la misma masa que los neutrones, los neutrones pierden relativamente más energía en colisiones con hidrógeno que en colisiones con los elementos regolíticos más comunes. Por tanto, cuando hay hidrógeno presente en el regolito, su concentración provoca una disminución correspondiente en el número observado de neutrones de energía media.
“Presumimos que si todos los PSR tienen la misma densidad de hidrógeno, CSETN debería detectar su densidad de hidrógeno proporcionalmente en función de su área. Por lo tanto, los PSR de área más grande deberían observar más hidrógeno”, dijo McClanahan.
El modelo se desarrolló a partir de un estudio teórico que mostró cómo el campo de visión de área fija de CSETN detectaría de manera similar los PSR mejorados con hidrógeno. La correlación se demostró utilizando emisiones de neutrones de 502 PSR con áreas de 4 km (1,5 millas cuadradas).2) a 417 millas cuadradas (1079 km2) en contraste con las regiones circundantes menos mejoradas con hidrógeno. La correlación fue, como se esperaba, débil para los PSR pequeños, pero aumentó hacia los PSR de áreas grandes.
La investigación fue patrocinada por el Equipo Científico del Proyecto LRO, el Grupo de Trabajo de Inteligencia Artificial del Centro de Vuelos Espaciales Goddard de la NASA y la subvención de la NASA número 80GSFC21M0002. La investigación se realizó utilizando el radiómetro LRO Diviner de la NASA y el instrumento altímetro láser Lunar Orbiter. El instrumento LEND fue desarrollado por el Instituto de Investigación Espacial (IKI) de la agencia espacial rusa Roscosmos. LEND se ensambló con la nave espacial LRO en el Centro de vuelos espaciales Goddard de la NASA. LRO es operado por el Centro de Vuelos Espaciales Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland, para la Dirección de Misiones Científicas en la sede de la NASA en Washington.