Arrojando luz sobre las regiones más oscuras de la Luna.

Un equipo internacional de investigadores está analizando las huellas de rocas para aprender más sobre algunas de las regiones más esquivas de la Luna.

La huella de roca en esta región de la Luna permanentemente sombreada se puede ver más claramente en el lado derecho de la imagen, entrando en ángulo. 
Crédito: 
NASA / GSFC / Arizona State University

En Octubre de 2009, la etapa superior de la misión del satélite de observación y detección de cráteres lunares ( LCROSS ) de la NASA se desplomó en el Polo Sur lunar, extendiendo una nube de escombros a través de la superficie. Después de que el polvo se asentó, todos los ojos entrenados se volvieron hacia la Luna y encontraron exactamente lo que esperaban: hielo de agua y otros volátiles .

Desde entonces, la NASA ha confirmado sus planes de enviar rovers a esta región polar y observar más de cerca para conocer la evolución del Sistema Solar y el potencial para futuras misiones tripuladas.

Entre las políticas inestables que rodean las misiones de la NASA, un artículo reciente publicado en el Journal of Geophysical Research, Planetas, proporcionó un terreno sólido muy necesario. El estudio, realizado por un equipo internacional de científicos planetarios, utilizó imágenes de la Cámara del Orbitador de Reconocimiento Lunar ( LROC ) para concluir que los sitios de aterrizaje propuestos son lo suficientemente compactos como para soportar ruedas móviles con un radio de al menos 30 centímetros.

David Kring , Científico Principal del Instituto Lunar y Planetario de la Asociación de Investigación Espacial de las Universidades en Houston e Investigador Principal del estudio, dijo: “El resultado más importante del estudio es que podemos explorar las regiones y medir, in situ, la abundancia de hielos. «

Regiones permanentemente en sombra.

Los lugares de aterrizaje bajo escrutinio aquí son algunos de los cráteres más esquivos del Polo Sur de la Luna, conocidos como regiones permanentemente sombreadas (PSR), donde el Sol no ha brillado durante miles de millones de años debido a la pequeña inclinación axial de la Luna.

Al estudiar las huellas y las dimensiones de los cantos rodados que habían caído en estos PSR, los investigadores calcularon las propiedades físicas de la superficie lunar allí y también sugirieron la presencia de hielo de agua dentro de las grietas de la capa superficial del suelo, o regolito, en la Luna.

Cayendo en la oscuridad

Sin acceso directo in situ a la Luna, los científicos lunares han tenido que idear métodos remotos para comprender su historia, principalmente enfocándose en sus características más ubicuas: cráteres y rocas. Las rocas, que se pueden ver en todas partes en la Luna, varían entre 1 y 31 metros de diámetro. Se han utilizado para fechar cráteres, registrar terremotos lunares y, en el caso de este estudio, inferir las propiedades físicas del regolito en la superficie lunar.

«Lo que me gusta de nuestro método es que se utilizó antes del Apolo», dijo Hannah Sargeant , Ph.D. Investigador de «The Open University» en Milton Keynes en el Reino Unido y autor principal del estudio. «Fue realmente genial revivir este método».

Las huellas que hacen las rocas al atravesar la superficie lunar revelan mucho más que su camino. Las características como la profundidad de la huella, el ancho y la pendiente se pueden combinar matemáticamente para calcular la «capacidad de carga» del regolito, una propiedad física que describe la cantidad que las rocas (y ruedas móviles) se hunden en la superficie lunar. Utilizando las imágenes de más alta resolución disponibles de los datos de LROC, Sargeant y sus colegas hicieron exactamente esto para las huellas de 13 rocas que habían caído en la PSR.

Al comparar las propiedades de la huella dentro y fuera de la PSR, los investigadores determinaron qué tan transitable es el regolito dentro de los cráteres oscuros en comparación con las regiones normales de la Luna iluminadas por el Sol. Y lo que encontraron fue muy prometedor: la capacidad de carga del regolito dentro de la PSR es más o menos la misma que en la superficie de las tierras altas y los mares que las misiones Apolo tocaron con éxito hace décadas.

Fuentes de fricción

Por prometedores que sean estos resultados, vienen después de muchos años de investigaciones menos prometedoras. Las simulaciones de laboratorio, los datos del orbitador LCROSS y las mediciones térmicas concluyeron que el regolito en estas regiones polares era muy poroso y probablemente demasiado flojo para que los rovers lo atravesasen de manera segura. El consenso había sido que las PSR no experimentaron suficientes variaciones en la luz solar de forma cíclica y, por lo tanto, compactar el regolito para que un rover los atravesase de forma segura.

Este nuevo estudio sugiere que el hielo de agua puede llenar las grietas del regolito y hacerlo más resistente, reconciliando así las mediciones de alta porosidad con los valores de capacidad de carga más nuevos.

Sin embargo, como dirían todos los científicos planetarios, necesitamos recolectar muestras in situ para saberlo realmente. Como Philip Metzger , un Científico Planetario en el Instituto Espacial de Florida en Orlando no asociado con el estudio, dice: «Necesitamos volver a la Luna y sus regiones polares para obtener la verdad sobre las propiedades del suelo».

Aunque los investigadores no pudieron estudiar las PSR oscuras en las regiones polares extremas norte y sur que la NASA y otras agencias espaciales tienen en mente, sí pudieron estudiar regiones similares en latitudes bajas entre 70 ° y 75 ° con un poco de luz solar reflejada para trabajar. No se espera que estas regiones tengan tanto hielo de agua como los PSR más australes, pero se espera que sus propiedades superficiales sean similares.

Después de muchos años de dudas, los investigadores del Centro Espacial Johnson de la NASA en Houston se «infundieron» con la esperanza de futuras misiones después de escuchar los resultados de este nuevo estudio, según Sargeant.

La primera misión de la NASA a las PSR, «Volatiles Investigating Polar Exploration Rover» ( VIPER ), está actualmente en construcción en el Centro Espacial Johnson y está programada para lanzarse en 2022.

Fuente: AGU – Eos (Revista de la Unión Americana de Geofísica).

Artículo original: «Shedding Light on the Darkest Regions of the Moon«. Christian Fogerty. Feb 21, 2020.

Material relacionado:

Antes del alunizaje de las módulos lunares del Programa Apollo, se investigó la consistencia del suelo lunar (regolito) para resistir el peso de esas naves, enviando naves de investigación como las Surveyor a los sitios elegidos para descender. Las siguientes fotos lo aclaran.

Fig. 1. Imagen del Surveyor 3 de la huella dejada por su propio tren de aterrizaje en el regolito lunar tomada en abril de 1967. El patrón de gofres del tren de aterrizaje es visible en el regolito revelando la naturaleza fina de la mayoría del regolito y su naturaleza cohesiva. 
Crédito: Centro Nacional de Datos de Ciencias Espaciales.
Fotografía del Apolo 12 del tren de aterrizaje y la pala de la nave espacial Surveyor 3 tomada el 21 de noviembre de 1969, 31 meses después de que el Surveyor 3 aterrizara en la superficie lunar. El patrón de la huella de la plataforma de aterrizaje fotografiado por el propio Surveyor ( Figura 1 ) es claramente visible y aparentemente no modificado en los 31 meses intermedios. Las trincheras poco profundas a la izquierda excavadas por la pala del Surveyor demuestran la capacidad del regolito para soportar pendientes pronunciadas. 
Fotografía de la NASA AS12‐48‐7110, investigador principal del Apolo 12 Richard J. Allenby Jr., Centro Nacional de Datos de Ciencias Espaciales.

Zonas de sombra permanente en la Luna:

 A medida que la Tierra y la Luna orbitan alrededor del Sol, hay lugares en la Luna que nunca reciben luz solar directa. La mayoría de estas regiones permanentemente en sombra se encuentran en los Polos lunares. Esta animación se aproxima a las regiones permanentemente sombreadas pertenecientes al Polo Sur de la Luna al mantener un ángulo solar máximo a la superficie de 1.5 grados. Estas áreas permanentemente sombreadas son de interés porque podrían contener hielo de agua. Más información.
Créditos: NASA / Goddard Space Flight Center Scientific Visualization Studio. Datos del mapa digital de elevación (DEM) del Polo Sur lunar proporcionados por JAXA / Selene.  

_ Tomando conciencia de la topografía de la Cuenca de Aitken en la Región del Polo Sur lunar:

 Imagen mostrando el relieve topográfico  de los cráteres lunares en sombra permanente en las regiones polares. Mientras  Ud. observa la Luna en el transcurso de un mes, se dará cuenta de que las diferentes características (el relieve superficial) son iluminadas por el Sol en diferentes momentos. Sin embargo, hay algunas partes de la Luna que nunca ven la luz del Sol. Estas áreas se denominan regiones en sombra permanente, y son oscuras porque a diferencia de la Tierra, el eje de la Luna es casi perpendicular a la dirección de la luz del Sol. El resultado es que las partes inferiores de ciertos cráteres que no están apuntando hacia el Sol, han permanecido oscuras por más de dos mil millones de años. Sin embargo, gracias a los nuevos datos del Orbitador de Reconocimiento Lunar (LRO) de la NASA, ahora podemos ver el interior de estos cráteres oscuros con un detalle increíble.
Créditos: NASA Goddard / LRO Mission.

_ El hielo se concentra en los lugares más oscuros y fríos, que se encuentran en el interior en sombra permanente de los cráteres en los Polos lunares. El siguiente artículo presenta el tema, incluyendo en su apartado «Material relacionado» una selección de recursos sobre el mismo, abordando la Historia de las posiciones científicas sobre la existencia de agua en la Luna, las diferentes misiones espaciales destinadas a tal fin, una colección de libros y atlas, así como videos ilustrativos:

Agua descubierta en la Luna. Se ha descubierto agua en la superficie de la Luna. No se han encontrado lagos, sino que el Moon Mineralogy Mapper de la NASA a bordo del orbitador lunar Chandrayaan-1 de la India ha detectado que parte de la superficie de la Luna absorbe un color de luz muy específico identificado previamente solo con el agua. Más Información.
Crédito de las imágenes: ISRO / NASA / JPL-Caltech / USGS / Brown U.

_ La noción de larga data de una Luna seca hasta los huesos fue cuestionada en 2008, con la detección de agua en algunas de las muestras de Apolo. Desde entonces, los científicos lunares han intentado comprender cuánta agua hay en la Luna, dónde está y de dónde proviene. En este enfoque web de Nature Geoscience, presentamos un artículo general, documentos de investigación y artículos de opinión que evalúan la evidencia de agua en el interior lunar y en la superficie lunar y discuten su origen, si fue agregada por impactos cometarios, implantada por el viento solar, o autóctona de una Luna que, de hecho, puede no haberse formado seca:

_ La Luna tiene agua . Es una gran noticia para una futura base lunar, pero a menudo también se habla como un recurso para crear combustible para cohetes.

En Octubre 2019, la NASA anunció que enviaría un robot móvil, el Volatiles Investigating Polar Exploration Rover (VIPER) al Polo Sur de la Luna para encontrar la ubicación exacta y la concentración de hielo de agua en la región. «La clave para vivir en la Luna es el agua, lo mismo que aquí en la Tierra», dijo Daniel Andrews, gerente de proyecto de la misión VIPER y director de ingeniería en el Centro de Investigación Ames de la NASA en Silicon Valley. «Desde la confirmación del hielo de agua lunar hace diez años, la pregunta ahora es si la Luna realmente podría contener la cantidad de recursos que necesitamos para vivir fuera del mundo».

Videos:

Documentales y cortos:

_ En este episodio, el astronauta y científico Ulrich Walter explica por qué la luna de repente es tan interesante para la humanidad. Exploramos si existe agua en la luna y por qué su descubrimiento sería tan importante. El profesor Walter revela los planes de las agencias espaciales con fondos privados y cómo y por qué un asentamiento permanente en la luna es una posibilidad viable. Nos cuenta sobre los pioneros de las misiones Apolo y la primera conquista. El profesor Walter nos muestra cómo la luna podría convertirse en un trampolín hacia la exploración espacial más profunda. Muchos científicos y astronautas ven nuestro satélite terrestre como un punto de partida para abordar la próxima gran aventura de la humanidad: los viajes tripulados a Marte:

_ Desde la década de 1960, los científicos sospechan que el agua congelada podría sobrevivir en cráteres oscuros y fríos en los polos de la Luna. Si bien las misiones lunares anteriores han detectado indicios de agua en la Luna, los nuevos datos del Orbitador de Reconocimiento Lunar (LRO) señalan áreas cercanas al Polo Sur donde es probable que exista agua. La clave de este descubrimiento es el hidrógeno, el ingrediente principal en el agua: LRO utiliza su detector de neutrones de exploración lunar, o LEND, para medir cuánto hidrógeno queda atrapado dentro del suelo lunar. Al combinar años de datos de LEND, los científicos ven una creciente evidencia de áreas ricas en hidrógeno cerca del Polo Sur de la Luna, lo que sugiere fuertemente la presencia de agua congelada:

_ La presencia de agua en la Luna abre muchas posibilidades emocionantes para la exploración futura y tantas preguntas sobre los orígenes de esa agua:

_ Los científicos han descubierto que se está liberando agua de la Luna durante las lluvias de meteoros. Cuando una mota de restos de cometas golpea la Luna, se vaporiza al impactar, creando una onda de choque en el suelo lunar. Para un impactador suficientemente grande, esta onda de choque puede romper la capa superior seca del suelo y liberar moléculas de agua de una capa hidratada debajo. La nave espacial LADEE detecta estas moléculas de agua cuando entran en la tenue atmósfera lunar, con picos en la señal del agua que se correlacionan con las lluvias de meteoros conocidas en la Tierra. El descubrimiento de agua justo debajo de la superficie de la Luna proporciona un recurso potencial para la exploración futura, y mejora nuestra comprensión del pasado geológico de la Luna y su continua evolución. EL siguiente video lo presenta:

_ Hace cincuenta años, los humanos pisaron la Luna, lo más lejos que hemos explorado. Desde entonces, los humanos han permanecido principalmente dentro de la órbita de la Tierra. Uno de los principales problemas que enfrentan los viajes espaciales humanos a largo plazo es la capacidad de suministrar suficiente agua necesaria para misiones extendidas. Al producir agua en la Luna, en última instancia puede reducir los costos de tales misiones a largo plazo. En 2024 intentaremos producir agua en la Luna con el instrumento ProSPA a medida que damos el primer paso para usar la Luna como parada para los futuros exploradores en su camino a Marte y más allá. Hannah Sargeant que nos lo mostrará en el siguiente video,es una estudiante de doctorado en «The Open University» que trabaja en el campo de la Ciencia Planetaria. La investigación se centra en la producción de agua a partir de rocas lunares como parte del instrumento ProSPA que volará a la Luna en 2025. Licenciada en Física por la Universidad de Sheffield y Máster en Sistemas de Exploración Espacial por la Universidad de Leicester, Profesora calificada de Física y Matemáticas con pasión por la comunicación científica:

Videos de Charlas y Conferencias Públicas:

_ La Misión LCROSS. En 2009, la NASA estrelló a propósito dos naves espaciales en una de las regiones polares de la Luna. Los impactos levantaron una gran columna de material, visible incluso para telescopios más pequeños en la Tierra. Hablando antes de que se llevara a cabo la misión, el Dr. Colaprete, Investigador Principal de la misma, nos explica por qué los científicos creen que hay agua en los cráteres profundos en los polos de la Luna y cómo la misión LCROSS planeó buscarla en el penacho de impacto:

_ La NASA está volviendo a la Luna, esta vez con socios comerciales e internacionales que nos ayudarán a explorar más rápido y explorar más. Después de los esfuerzos exitosos para comercializar la órbita terrestre baja, existe un compromiso renovado con este nuevo esfuerzo, que exige la asociación para lanzar y operar una nueva estación espacial, la Gateway. El Gateway primero explorará la Luna desde arriba y pondrá a hombres y mujeres en la superficie para 2024. Para celebrar este esfuerzo y para conmemorar el 50 aniversario de la primera caminata lunar, el Instituto SETI ha organizado dos charlas de verano sobre este ambicioso programa, conocido oficialmente como Artemisa:

_ Los planes futuros de la NASA incluyen ir a la Luna para quedarse y luego viajar a Marte. La Luna brinda la oportunidad de lograr una ciencia transformadora para comprender el origen y la evolución del sistema solar. En la exploración humana, es un lugar para aprender a vivir y trabajar en una superficie planetaria y es el próximo banco de pruebas importante para un sistema de transporte a Marte. Únase al científico jefe de la NASA, Jim Green, mientras describe cómo la Luna proporciona un entorno natural pero desafiante para nuestros exploradores robóticos y humanos de próxima generación:

Curiosidades:

En el Planeta más próximo al Sol existe hielo de agua en el interior en sombra permanente de los cráteres en las Regiones Polares.

Después de más de 10 años en funcionamiento, la nave espacial MErcury Surface, Space ENvironment, GEochemistry, and Ranging (MESSENGER) impactó la superficie de Mercurio el 30 de Abril de 2015, a una velocidad de más de 3.91 kilómetros por segundo (8750 millas por hora) , marcando el final de las operaciones del enormemente exitoso orbitador de Mercurio.

Región Polar Norte de Mercurio. El planeta más interno Mercurio probablemente no sería una buena ubicación para los juegos olímpicos de invierno interplanetarios. Pero los resultados basados ​​en datos de la nave espacial MESSENGER que orbitó Mercurio indican que tiene hielo de agua sustancial en regiones permanentemente sombreadas dentro de los cráteres cerca de su polo norte. Más información.
Crédito: NASA / JHU Applied Physics Lab / Carnegie Inst. Washington.

Las observaciones de la nave espacial MESSENGER, han confirmado una hipótesis de larga data de que Mercurio alberga abundante hielo de agua y otros materiales volátiles congelados en sus cráteres polares permanentemente sombreados. Los científicos discuten el hallazgo con los medios en la sede de la NASA en Washington, DC, el 29 de Noviembre, 2012:

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