Agua lunar
Presencia de agua en la Luna
Estas imágenes en falso color muestran áreas donde se indica la presencia de agua en un cráter lunar joven en el lado lejano , según las imágenes obtenidas por el Moon Mineralogy Mapper a bordo del Chandrayaan-1 .
La imagen muestra la distribución del hielo superficial en el polo sur (izquierda) y el polo norte (derecha) de la Luna, como lo vio el espectrómetro Moon Mineralogy Mapper (M 3 ) de la NASA a bordo del orbitador Chandrayaan-1 de la India.

El agua lunar es el agua que se encuentra en la Luna . La búsqueda de la presencia de agua lunar ha atraído una atención considerable y ha motivado varias misiones lunares recientes, en gran medida debido a la utilidad del agua para hacer factible la habitabilidad a largo plazo de la Luna. [1]

Se creía que la luna estaba completamente seca después del análisis de muestras de suelo de la misión Apolo; se entendió que cualquier vapor de agua en la superficie generalmente se descompondría por la luz solar , dejando hidrógeno y oxígeno perdidos en el espacio exterior. Sin embargo, sondas robóticas posteriores encontraron evidencia de agua, especialmente de hielo de agua en algunos cráteres permanentemente sombreados en la Luna; y en 2018 se confirmó hielo de agua en múltiples ubicaciones. [2] [3] [4] [5] Este hielo de agua no está en forma de capas de hielo en la superficie ni justo debajo de la superficie, pero puede haber pequeños trozos de hielo (menos de unos 10 centímetros (3,9 pulgadas)) mezclados en el regolito , y algo de agua está unida químicamente con minerales. [6] [7] [8] Otros experimentos han detectado moléculas de agua en la insignificante atmósfera lunar , [9] e incluso algunas en bajas concentraciones en la superficie iluminada por el sol de la Luna. [10]

El agua (H 2 O) y el grupo hidroxilo relacionado (-OH) existen en formas unidas químicamente como hidratos e hidróxidos a los minerales lunares (en lugar de agua libre), y la evidencia sugiere firmemente que este es el caso en bajas concentraciones para gran parte de la superficie de la Luna. [11] [12] De hecho, de la materia superficial, se calcula que el agua adsorbida existe en concentraciones traza de 10 a 1000 partes por millón . [13]

Es posible que el agua haya sido transportada a la Luna a lo largo de escalas de tiempo geológicas por el bombardeo regular de cometas , asteroides y meteoroides portadores de agua [14] o que haya sido producida continuamente in situ por los iones de hidrógeno ( protones ) del viento solar al impactar minerales portadores de oxígeno. [15]

El Experimento de Minería de Hielo-1 de la NASA (cuyo lanzamiento en la misión PRIME-1 está previsto que se realice no antes de fines de 2024) tiene como objetivo responder si hay o no hielo de agua en cantidades utilizables en la región polar sur. [16]

Historia de las observaciones

Siglo XIX y anteriores

En el siglo XVI, Leonardo da Vinci, en su Códice Leicester, intentó explicar la luminosidad de la Luna suponiendo que la superficie de la Luna está cubierta de agua, que refleja la luz del Sol. En su modelo, las ondas en la superficie del agua hacen que la luz se refleje en muchas direcciones, lo que explica por qué la Luna no es tan brillante como el Sol. [17]

Entre 1834 y 1836, Wilhelm Beer y Johann Heinrich Mädler publicaron su Mappa Selenographica en cuatro volúmenes y el libro Der Mond en 1837, que establecieron la conclusión de que la Luna no tiene cuerpos de agua en la superficie ni ninguna atmósfera apreciable. [18]

Siglo XX

La posibilidad de que haya hielo en los suelos de los cráteres lunares polares fue sugerida por primera vez en 1961 por los investigadores de Caltech Kenneth Watson, Bruce C. Murray y Harrison Brown. [19]

Se utilizaron mediciones de radar basadas en la Tierra para identificar las áreas que están en sombra permanente y, por lo tanto, tienen el potencial de albergar hielo lunar: las estimaciones de la extensión total de las áreas sombreadas hacia los polos de 87,5 grados de latitud son 1.030 y 2.550 kilómetros cuadrados (400 y 980 millas cuadradas) para los polos norte y sur, respectivamente. [20] Las simulaciones por computadora posteriores que abarcaron terreno adicional sugirieron que un área de hasta 14.000 kilómetros cuadrados (5.400 millas cuadradas) podría estar en sombra permanente. [21]

Programa Apolo

Aunque se encontraron trazas de agua en muestras de rocas lunares recolectadas por los astronautas del Apolo , se asumió que esto era resultado de contaminación y, en general, se asumió que la mayor parte de la superficie lunar estaba completamente seca. [22] Sin embargo, un estudio de 2008 de muestras de rocas lunares reveló evidencia de moléculas de agua atrapadas en perlas de vidrio volcánico. [23]

La primera evidencia directa de vapor de agua cerca de la Luna fue obtenida por el Experimento de Detector de Iones Supratérmicos ALSEP del Apolo 14 , SIDE, el 7 de marzo de 1971. Una serie de ráfagas de iones de vapor de agua fueron observadas por el espectrómetro de masas del instrumento en la superficie lunar cerca del sitio de aterrizaje del Apolo 14. [24]

Luna 24
Espectros de reflexión difusa de muestras de regolito lunar extraídas a profundidades de 118 y 184 cm por la sonda soviética Luna 24 que muestran mínimos cerca de 3, 5 y 6 μm, bandas de valencia-vibración para moléculas de agua.

El 18 de agosto de 1976, la sonda soviética Luna 24 aterrizó en el Mare Crisium , tomó muestras de profundidades de 118, 143 y 184 cm del regolito lunar y las trajo de vuelta a la Tierra. En febrero de 1978, los científicos soviéticos M. Akhmanova, B. Dement'ev y M. Markov del Instituto Vernadsky de Geoquímica y Química Analítica publicaron un artículo en el que afirmaban haber detectado agua de forma bastante definitiva. [6] [7] Su estudio mostró que las muestras devueltas a la Tierra por la sonda soviética Luna 24 en 1976 contenían aproximadamente un 0,1% de agua en masa, como se vio en la espectroscopia de absorción infrarroja (a una longitud de onda de aproximadamente 3 μm (0,00012 pulgadas)), a un nivel de detección aproximadamente 10 veces superior al umbral, [25] aunque Crotts señala que "Los autores... no estaban dispuestos a arriesgar su reputación en una declaración absoluta de que se evitó por completo la contaminación terrestre". [26] Esto representaría la primera medición directa del contenido de agua en la superficie de la luna, aunque ese resultado no ha sido confirmado por otros investigadores. [27]

Clementina
Imagen compuesta de la región polar sur de la Luna, captada por la sonda Clementine de la NASA durante dos días lunares . Las áreas en sombra permanente podrían albergar hielo de agua.

En 1994, la sonda militar estadounidense Clementine descubrió una posible prueba de la existencia de hielo de agua en la Luna . En una investigación conocida como « experimento de radar biestático », Clementine utilizó su transmisor para enviar ondas de radio a las regiones oscuras del polo sur de la Luna. [28] Las grandes antenas parabólicas de la Red del Espacio Profundo de la Tierra detectaron ecos de estas ondas . La magnitud y la polarización de estos ecos eran compatibles con una superficie helada en lugar de rocosa, pero los resultados no fueron concluyentes, [29] y su importancia ha sido cuestionada. [30] [31]

Prospector lunar

La sonda Lunar Prospector , lanzada en 1998, empleó un espectrómetro de neutrones para medir la cantidad de hidrógeno en el regolito lunar cerca de las regiones polares. [32] Fue capaz de determinar la abundancia y ubicación del hidrógeno con una precisión de 50 partes por millón y detectó concentraciones aumentadas de hidrógeno en los polos norte y sur lunares. Esto se interpretó como un indicador de cantidades significativas de hielo de agua atrapado en cráteres permanentemente sombreados, [33] pero también podría deberse a la presencia del radical hidroxilo ( • OH) unido químicamente a los minerales. Basándose en datos de Clementine y Lunar Prospector, los científicos de la NASA han estimado que, si hay hielo de agua superficial, la cantidad total podría ser del orden de 1 a 3 kilómetros cúbicos (0,24 a 0,72 millas cúbicas). [34] [35] En julio de 1999, al final de su misión, la sonda Lunar Prospector se estrelló deliberadamente en el cráter Shoemaker , cerca del polo sur de la Luna, con la esperanza de que se liberaran cantidades detectables de agua. Sin embargo, las observaciones espectroscópicas realizadas con telescopios terrestres no revelaron la firma espectral del agua. [36]

Cassini-Huygens

Más sospechas sobre la existencia de agua en la Luna fueron generadas por datos no concluyentes producidos por la misión Cassini-Huygens , [37] que pasó por la Luna en 1999. [ cita requerida ]

Siglo XXI

Impacto profundo

En 2005, las observaciones de la Luna realizadas por la sonda Deep Impact produjeron datos espectroscópicos no concluyentes que sugerían la presencia de agua en la Luna. En 2006, las observaciones con el radar planetario de Arecibo mostraron que algunos de los retornos del radar Clementine casi polares , que anteriormente se afirmaba que indicaban hielo, podrían estar asociados con rocas expulsadas de cráteres jóvenes. De ser cierto, esto indicaría que los resultados de neutrones del Lunar Prospector se debían principalmente a hidrógeno en formas distintas al hielo, como moléculas de hidrógeno atrapadas o sustancias orgánicas. Sin embargo, la interpretación de los datos de Arecibo no excluye la posibilidad de hielo de agua en cráteres permanentemente sombreados. [38] En junio de 2009, la sonda Deep Impact de la NASA, ahora rebautizada como EPOXI , realizó más mediciones confirmatorias de hidrógeno ligado durante otro sobrevuelo lunar. [22]

Kaguya

Como parte de su programa de mapeo lunar, la sonda japonesa Kaguya , lanzada en septiembre de 2007 para una misión de 19 meses, llevó a cabo observaciones de espectrometría de rayos gamma desde la órbita que pueden medir las abundancias de varios elementos en la superficie de la Luna. [39] Los sensores de imágenes de alta resolución de la sonda japonesa Kaguya no detectaron ningún signo de hielo de agua en los cráteres permanentemente sombreados alrededor del polo sur de la Luna, [40] y terminó su misión estrellándose contra la superficie lunar para estudiar el contenido de la columna de eyección. [41] [ necesita actualización ]

Cambio 1

El orbitador Chang'e 1 de la República Popular China , lanzado en octubre de 2007, tomó las primeras fotografías detalladas de algunas zonas polares donde es probable que se encuentre agua helada. [42] [ necesita actualización ]

Chandrayaan-1
Evidencia directa de agua lunar en la atmósfera de la Luna obtenida por el perfil de salida de Composición Altitudinal (CHACE) de Chandrayaan-1
Imagen de la Luna tomada por el Moon Mineralogy Mapper . El azul muestra la firma espectral del hidróxido , el verde muestra el brillo de la superficie medido por la radiación infrarroja reflejada del Sol y el rojo muestra un mineral llamado piroxeno .

La sonda espacial india ISRO Chandrayaan-1 liberó la sonda de impacto lunar (MIP, por sus siglas en inglés), que impactó en el cráter Shackleton , en el polo sur lunar, a las 20:31 del 14 de noviembre de 2008, liberando restos del subsuelo que se analizaron para detectar la presencia de hielo de agua. Durante su descenso de 25 minutos, el Explorador de composición altitudinal de Chandra (CHACE, por sus siglas en inglés) de la sonda de impacto registró evidencia de agua en 650 espectros de masas reunidos en la delgada atmósfera sobre la superficie de la Luna y líneas de absorción de hidroxilo en la luz solar reflejada. [43] [44]

El 25 de septiembre de 2009, la NASA declaró que los datos enviados desde su M 3 confirmaban la existencia de hidrógeno en grandes áreas de la superficie de la Luna, [37] aunque en bajas concentraciones y en forma de grupo hidroxilo (  · OH) químicamente unido al suelo. [8] [45] [46] Esto respalda evidencia anterior de espectrómetros a bordo de las sondas Deep Impact y Cassini . [22] [47] [48] En la Luna, la característica se ve como una absorción ampliamente distribuida que parece más fuerte en latitudes altas más frías y en varios cráteres feldespáticos recientes. La falta general de correlación de esta característica en los datos de M 3 iluminados por el sol con los datos de abundancia de H del espectrómetro de neutrones sugiere que la formación y retención de OH y H 2 O es un proceso superficial en curso. Los procesos de producción de OH/H 2 O pueden alimentar trampas frías polares y hacer del regolito lunar una fuente candidata de volátiles para la exploración humana. [ cita requerida ]

Aunque los resultados de M 3 son consistentes con los hallazgos recientes de otros instrumentos de la NASA a bordo del Chandrayaan-1, las moléculas de agua descubiertas en las regiones polares de la Luna no son consistentes con la presencia de depósitos gruesos de hielo de agua casi puro a unos pocos metros de la superficie lunar, pero no descarta la presencia de pequeños (<~10 cm (3,9 pulgadas)) trozos discretos de hielo mezclados con el regolito. [49] Un análisis adicional con M 3 publicado en 2018 había proporcionado evidencia más directa de hielo de agua cerca de la superficie dentro de los 20° de latitud de ambos polos. Además de observar la luz reflejada de la superficie, los científicos utilizaron las capacidades de absorción del infrarrojo cercano de M 3 en las áreas permanentemente sombreadas de las regiones polares para encontrar espectros de absorción consistentes con el hielo. En la región del polo norte, el hielo de agua está disperso en parches, mientras que está más concentrado en un solo cuerpo alrededor del polo sur. Debido a que estas regiones polares no experimentan altas temperaturas (superiores a 373 Kelvin), se postuló que los polos actúan como trampas frías donde se recoge agua vaporizada en la Luna. [50] [51]

En marzo de 2010, se informó que el Mini-SAR a bordo del Chandrayaan-1 había descubierto más de 40 cráteres permanentemente oscurecidos cerca del polo norte de la Luna que se supone que contienen aproximadamente 600 millones de toneladas métricas de hielo de agua. [52] [53] El alto CPR del radar no es un diagnóstico único ni de rugosidad ni de hielo; el equipo científico debe tener en cuenta el entorno de las ocurrencias de la señal de alto CPR para interpretar su causa. El hielo debe ser relativamente puro y al menos un par de metros de espesor para dar esta señal. [53] La cantidad estimada de hielo de agua potencialmente presente es comparable a la cantidad estimada a partir de los datos de neutrones de la misión anterior de Lunar Prospector . [53]

Orbitador de reconocimiento lunar | Satélite de observación y detección de cráteres lunares
Vídeo generado a partir de imágenes del Lunar Reconnaissance Orbiter de la NASA que muestran áreas de sombra permanente. Las sombras realistas evolucionan a lo largo de varios meses.

El 9 de octubre de 2009, la etapa superior Centaur de su cohete portador Atlas V fue dirigida a impactar el cráter Cabeus a las 11:31 UTC, seguida poco después por la nave espacial Lunar Crater Observation and Sensing Satellite (LCROSS) de la NASA que voló a través de la columna de eyección. [54] LCROSS detectó una cantidad significativa de grupo hidroxilo en el material arrojado desde un cráter polar sur por un impactador; [55] [56] esto puede atribuirse a materiales que contienen agua - lo que parece ser "hielo de agua cristalino casi puro" mezclado en el regolito. [52] [56] [57] Lo que realmente se detectó fue el grupo químico hidroxilo (  · OH), que se sospecha que proviene del agua, [11] pero también podría ser hidratos , que son sales inorgánicas que contienen moléculas de agua unidas químicamente. La naturaleza, concentración y distribución de este material requiere un análisis más profundo; [56] El científico jefe de la misión, Anthony Colaprete, ha declarado que el material expulsado parece incluir una serie de partículas de grano fino de agua helada cristalina casi pura. [52] Un análisis definitivo posterior determinó que la concentración de agua era de "5,6 ± 2,9 % en masa". [58]

El instrumento Mini-RF a bordo del Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) observó la columna de escombros del impacto del orbitador LCROSS, y se concluyó que el hielo de agua debe estar en forma de pequeños (< ~10 cm), discretos trozos de hielo distribuidos por todo el regolito, o como una fina capa sobre granos de hielo. [59] Esto, junto con las observaciones de radar monoestático, sugiere que es poco probable que el hielo de agua presente en las regiones permanentemente sombreadas de los cráteres polares lunares esté presente en forma de depósitos de hielo puro y grueso. [59] [60] [61]

Los datos adquiridos por el instrumento Detector de neutrones para la exploración lunar (LEND) a bordo del LRO muestran varias regiones en las que se suprime el flujo de neutrones epitermales de la superficie, lo que es indicativo de un mayor contenido de hidrógeno. [62] Un análisis más detallado de los datos del LEND sugiere que el contenido de agua en las regiones polares no está determinado directamente por las condiciones de iluminación de la superficie, ya que las regiones iluminadas y sombreadas no manifiestan ninguna diferencia significativa en el contenido de agua estimado. [63] Según las observaciones realizadas únicamente con este instrumento, "la baja temperatura superficial permanente de las trampas frías no es una condición necesaria y suficiente para el aumento del contenido de agua en el regolito". [63]

El examen del altímetro láser LRO del cráter Shackleton en el polo sur lunar sugiere que hasta el 22% de la superficie de ese cráter está cubierta de hielo. [64]

Inclusiones de material fundido en muestras del Apolo 17

En mayo de 2011, Erik Hauri et al. informaron [65] de la presencia de 615-1410 ppm de agua en inclusiones fundidas en la muestra lunar 74220, el famoso "suelo de vidrio naranja" con alto contenido de titanio de origen volcánico recolectado durante la misión Apolo 17 en 1972. Las inclusiones se formaron durante erupciones explosivas en la Luna hace aproximadamente 3.700 millones de años. [ cita requerida ]

Esta concentración es comparable a la del magma del manto superior de la Tierra . Si bien este anuncio tiene un interés selenológico considerable, no es un gran consuelo para los posibles colonos lunares. La muestra se originó a muchos kilómetros por debajo de la superficie y las inclusiones son tan difíciles de acceder que se necesitaron 39 años para detectarlas con un instrumento de microsonda de iones de última generación. [ cita requerida ]

Observatorio estratosférico de astronomía infrarroja

En octubre de 2020, varios equipos científicos independientes, incluido el Observatorio Estratosférico de Astronomía Infrarroja (SOFIA), informaron que habían detectado agua molecular en la superficie iluminada por el sol de la Luna . [66] [67] La ​​abundancia estimada es de aproximadamente 100 a 400 ppm, con una distribución en un pequeño rango de latitud, probablemente resultado de la geología local y no de un fenómeno global. Se sugirió que el agua detectada se almacena dentro de vasos o en huecos entre granos protegidos del duro entorno lunar, lo que permite que el agua permanezca en la superficie lunar. [68] Utilizando datos del Lunar Reconnaissance Orbiter , se demostró que, además de las grandes regiones permanentemente sombreadas en las regiones polares de la Luna, hay muchas trampas frías no cartografiadas, que aumentan sustancialmente las áreas donde se puede acumular hielo. Se ha descubierto que entre el 10% y el 20% del área de trampas de frío permanentes para el agua está contenida en "microtrampas de frío" que se encuentran en sombras en escalas de 1 km a 1 cm, para un área total de ~40.000 km2, de las cuales aproximadamente el 60% se encuentra en el sur, y la mayoría de las trampas de frío para el hielo de agua se encuentran en latitudes >80° debido a sombras permanentes. [69]

26 de octubre de 2020: En un artículo publicado en Nature Astronomy, un equipo de científicos utilizó SOFIA, un telescopio infrarrojo montado dentro de un jumbo jet 747, para realizar observaciones que mostraron evidencia inequívoca de agua en partes de la Luna donde brilla el sol. "Este descubrimiento revela que el agua podría estar distribuida por toda la superficie lunar y no limitada a los lugares fríos y sombreados cerca de los polos lunares", dijo Paul Hertz , director de la división de astrofísica de la NASA. [70]

Cubo de hielo lunar

Lunar IceCube es un CubeSat de 6U (seis unidades) que debía estimar la cantidad y composición del hielo lunar, utilizando un espectrómetro de imágenes infrarrojas desarrollado por el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA . [71] La nave espacial se separó de Artemis 1 con éxito el 17 de noviembre de 2022, pero no pudo comunicarse poco después [72] y se presume que se perdió.

PRIMERO-1

Está previsto que un experimento específico de la NASA, denominado PRIME-1, aterrice en la Luna no antes de noviembre de 2023, cerca del cráter Shackleton en el polo sur lunar. La misión perforará en busca de hielo de agua. [73] [74]

Pionero lunar

El satélite Lunar Trailblazer, cuyo lanzamiento está previsto para 2025 como misión de acompañamiento, forma parte del programa de misiones pequeñas e innovadoras para la exploración planetaria (SIMPLEx) de la NASA. [75] El satélite lleva dos instrumentos: un espectrómetro de alta resolución, que detectará y cartografiará diferentes formas de agua, y un cartografo térmico. Los principales objetivos de la misión son caracterizar la forma del agua lunar, cuánta hay y dónde está presente; determinar cómo cambian y se mueven los volátiles lunares con el tiempo; medir cuánta y qué forma de agua existe en las regiones permanentemente sombreadas de la Luna; y evaluar cómo las diferencias en la reflectividad y la temperatura de las superficies lunares afectan la concentración de agua lunar. [76]

Sonda Chang'e-5

Un estudio publicado en la revista Nature Geoscience en abril de 2023 reveló que billones de libras de agua podrían estar dispersas por la Luna, atrapadas en pequeñas perlas de vidrio que podrían haberse formado cuando los asteroides impactaron en la superficie lunar. El estudio fue realizado por científicos chinos que analizaron las primeras muestras de suelo lunar devueltas a la Tierra desde la década de 1970. Los investigadores descubrieron que las perlas de vidrio estaban incrustadas con una cantidad significativa de agua, lo que apunta a un nuevo mecanismo para almacenar agua en la superficie de la Luna. Los hallazgos podrían ser útiles para futuras misiones lunares al identificar recursos potenciales que podrían convertirse en agua potable o combustible para cohetes. [77] [78]

Posible ciclo del agua

Producción

El agua lunar tiene varios orígenes potenciales: la Tierra, cometas portadores de agua (y otros cuerpos) que chocan con la Luna y producción in situ . [79] [80] Se ha teorizado que esto último puede ocurrir cuando los iones de hidrógeno ( protones ) en el viento solar se combinan químicamente con los átomos de oxígeno presentes en los minerales lunares ( óxidos , silicatos , etc.) para producir pequeñas cantidades de agua atrapadas en las redes cristalinas de los minerales o como grupos hidroxilo , potenciales precursores del agua. [81] (Esta agua ligada a minerales, o superficie mineral, no debe confundirse con el hielo de agua).

Los grupos hidroxilo superficiales (X–OH) formados por la reacción de protones (H + ) con átomos de oxígeno accesibles en la superficie del óxido (X=O) podrían convertirse en moléculas de agua (H2O ) adsorbidas en la superficie del mineral de óxido. El balance de masa de un reordenamiento químico supuesto en la superficie del óxido podría escribirse esquemáticamente de la siguiente manera:

2X–OH → X=O + X + H2O

o,

2X–OH → X–O–X + H2O


donde "X" representa la superficie del óxido.

La formación de una molécula de agua requiere la presencia de dos grupos hidroxilo adyacentes o una cascada de reacciones sucesivas de un átomo de oxígeno con dos protones. Esto podría constituir un factor limitante y disminuir la probabilidad de producción de agua si la densidad de protones por unidad de superficie es demasiado baja. [ cita requerida ]

Captura

La radiación solar normalmente eliminaría cualquier agua libre o hielo de agua de la superficie lunar, dividiéndola en sus elementos constituyentes, hidrógeno y oxígeno , que luego escapan al espacio. Sin embargo, debido a la inclinación axial muy leve del eje de rotación de la Luna con respecto al plano de la eclíptica (1,5 °), algunos cráteres profundos cerca de los polos nunca reciben luz solar y están permanentemente en sombra (ver, por ejemplo, el cráter Shackleton y el cráter Whipple ). La temperatura en estas regiones nunca supera los 100  K (aproximadamente −170 ° Celsius), [82] y cualquier agua que finalmente terminara en estos cráteres podría permanecer congelada y estable durante períodos de tiempo extremadamente largos, tal vez miles de millones de años, dependiendo de la estabilidad de la orientación del eje de la Luna. [23] [29]

Aunque los depósitos de hielo pueden ser gruesos, lo más probable es que estén mezclados con el regolito, posiblemente en una formación estratificada. [83]

Las perlas de vidrio que impactan podrían almacenar y liberar agua, posiblemente almacenando hasta 270 mil millones de toneladas de agua. [84]

Transporte

Aunque el agua libre no puede persistir en las regiones iluminadas de la Luna, cualquier agua producida allí por la acción del viento solar sobre los minerales lunares podría, a través de un proceso de evaporación y condensación, [ dudoso – discutir ] migrar a áreas polares permanentemente frías y acumularse allí como hielo, tal vez además de cualquier hielo traído por los impactos de cometas. [22]

El mecanismo hipotético de transporte/atrapamiento de agua (si lo hay) sigue siendo desconocido: de hecho, las superficies lunares expuestas directamente al viento solar donde se produce agua son demasiado calientes para permitir el atrapamiento por condensación de agua (y la radiación solar también descompone continuamente el agua), mientras que no se espera ninguna producción de agua (o mucha menos) en las áreas frías no expuestas directamente al Sol. Dada la corta vida esperada de las moléculas de agua en las regiones iluminadas, una corta distancia de transporte en principio aumentaría la probabilidad de atrapamiento. En otras palabras, las moléculas de agua producidas cerca de un cráter polar frío y oscuro deberían tener la mayor probabilidad de sobrevivir y quedar atrapadas.

En qué medida y a qué escala espacial el intercambio directo de protones (protólisis) y la difusión superficial de protones que ocurren directamente en la superficie desnuda de minerales de oxihidróxido expuestos al vacío espacial (véase difusión superficial y autoionización del agua ) también podrían desempeñar un papel en el mecanismo de transferencia de agua hacia el punto más frío es algo que actualmente se desconoce y sigue siendo una conjetura.

Las simulaciones de las condiciones térmicas lunares muestran que las variaciones diurnas de temperatura podrían impulsar la migración y acumulación de agua a escala centimétrica en el subsuelo de la Luna. [85]

Los datos de LADEE muestran que las ondas de choque de los eventos de impacto hacen que el agua debajo de la superficie se evapore. [86]

Agua liquida

La temperatura y la presión del interior de la Luna aumentan con la profundidad.

Hace entre 4 y 3.500 millones de años, la Luna podría haber tenido suficiente atmósfera y agua líquida en su superficie. [87] [88] El análisis de isótopos del agua en muestras lunares sugiere que parte del agua lunar se origina en la Tierra, posiblemente debido al evento de Impacto Gigante . [89]

Las regiones cálidas y presurizadas del interior de la Luna podrían contener aún agua líquida. [90] Los lagos subterráneos de agua líquida en la Luna requieren un depósito de agua subterránea, una fuente de calor y una barrera suficiente para impedir que el agua se pierda en el espacio. Las capas de hielo del subsuelo pueden bloquear la difusión de agua líquida más profunda, por lo que podrían existir "lagos" subterráneos debajo de una región con hielo superficial o subterráneo. [91]

Usos

La presencia de grandes cantidades de agua en la Luna sería un factor importante para que la habitabilidad lunar fuera rentable, ya que transportar agua (o hidrógeno y oxígeno) desde la Tierra sería prohibitivamente caro. Si las investigaciones futuras descubren que las cantidades son particularmente grandes, se podría extraer hielo de agua para proporcionar agua líquida para beber y propagar plantas, y el agua también podría dividirse en hidrógeno y oxígeno mediante centrales eléctricas equipadas con paneles solares o un generador nuclear, proporcionando oxígeno respirable así como los componentes del combustible para cohetes. El componente de hidrógeno del hielo de agua también podría usarse para extraer los óxidos del suelo lunar y recolectar aún más oxígeno. El análisis del hielo lunar también proporcionaría información científica sobre la historia de impactos de la Luna y la abundancia de cometas y asteroides en el Sistema Solar Interior primitivo . [92]

Propiedad

El descubrimiento hipotético de cantidades utilizables de agua en la Luna puede plantear cuestiones jurídicas sobre quién es el propietario del agua y quién tiene derecho a explotarla. El Tratado del Espacio Ultraterrestre de las Naciones Unidas no impide la explotación de los recursos lunares, pero sí la apropiación de la Luna por parte de naciones individuales y, en general, se interpreta que prohíbe a los países reclamar la propiedad de los recursos lunares . [93] [94] Sin embargo, la mayoría de los expertos legales coinciden en que la prueba definitiva de la cuestión surgirá a través de precedentes de actividad nacional o privada. [ cita requerida ]

El Tratado de la Luna estipula específicamente que la explotación de los recursos lunares se regirá por un "régimen internacional", pero ese tratado sólo ha sido ratificado por unas pocas naciones, y principalmente por aquellas que no tienen capacidad de vuelo espacial independiente. [95]

Luxemburgo [96] y los Estados Unidos [97] [98] [99] han concedido a sus ciudadanos el derecho a explotar y poseer recursos espaciales, incluidos los recursos de la Luna. El presidente estadounidense Donald Trump lo declaró expresamente en su orden ejecutiva del 6 de abril de 2020. [99]

Véase también

Misiones que mapean el agua lunar

Referencias

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  2. ^ Agua y hielo en la Luna", science.nasa.gov , consultado el 11 de junio de 2024
  3. ^ "Confirman la presencia de hielo en los polos lunares". Laboratorio de Propulsión a Chorro (JPL) de la NASA . Consultado el 13 de abril de 2023 .
  4. ^ Agua en la Luna: evidencia directa de la sonda de impacto lunar Chandrayaan-1. Publicado el 7 de abril de 2010.
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  • CubeSat para investigar el hielo en la Luna — Sala de prensa del SPIE
  • Hielo en la Luna — Centro de vuelo espacial Goddard de la NASA
  • Flujos de neutrones rápidos y epitermales del Lunar Prospector: evidencia de hielo de agua en los polos lunares — Ciencia
  • La Luna tiene un litro de agua por cada tonelada de tierra – Times Online
  • Evidencia inequívoca de agua en la Luna – Historia científica de Slashdot
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