SOFIA descubre agua en la superficie de la Luna iluminada por el Sol

Esta ilustración destaca el cráter Clavius ​​de la Luna con una ilustración que representa el agua atrapada en el suelo lunar allí. Está acompañada con una imagen del Observatorio Estratosférico de Astronomía Infrarroja (SOFIA) que encontró agua en la parte de la Luna iluminada por el Sol.
Créditos: NASA / Daniel Rutter
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El Observatorio Estratosférico de Astronomía Infrarroja (SOFIA) ha confirmado, por primera vez, la presencia de agua en la superficie de la Luna iluminada por el Sol. Este descubrimiento indica que el agua puede estar distribuida por la superficie lunar, y no se limita a lugares fríos y sombreados.

SOFIA ha detectado moléculas de agua (H2O) en el cráter Clavius. Este es uno de los cráteres más grandes visibles desde la Tierra, ubicado en el hemisferio sur de la Luna. Las observaciones anteriores de la superficie de la Luna detectaron alguna forma de hidrógeno. Pero no pudieron distinguir entre el agua y su pariente químico cercano, el hidroxilo (OH). Los datos de esta ubicación revelan agua en concentraciones de 100 a 412 partes por millón. Eso es aproximadamente equivalente a una botella de agua de 340 gramos, atrapada en un metro cúbico de suelo esparcido por la superficie lunar. Los resultados se publican en el último número de Nature Astronomy.

“Teníamos indicios de que el agua familiar que conocemos (H2O), podría estar presente en el lado de la Luna iluminado por el Sol”, dijo Paul Hertz. Él es el Director de la División de Astrofísica en la Dirección de Misiones Científicas en la Sede de la NASA en Washington. “Ahora sabemos que está ahí. Este descubrimiento desafía nuestra comprensión de la superficie lunar y plantea preguntas intrigantes sobre los recursos relevantes para la exploración del espacio profundo».

Como comparación, el desierto del Sahara tiene 100 veces la cantidad de agua que SOFIA detectó en el suelo lunar. El descubrimiento plantea nuevas preguntas sobre cómo se crea el agua y cómo persiste en la dura superficie lunar sin aire.

El agua es un recurso precioso en el espacio profundo y un ingrediente clave de la vida tal como la conocemos. Queda por determinar si el agua que SOFIA encontró es fácilmente accesible para su uso como recurso. Bajo el programa Artemis de la NASA , la agencia está ansiosa por aprender todo lo que pueda sobre la presencia de agua en la Luna. Esto servirá al enviar a la primera mujer y al siguiente hombre a la superficie lunar en 2024. También es importante para establecer una presencia humana sostenible allí para fines de la década.

Los resultados de SOFIA se basan en años de investigaciones previas que examinan la presencia de agua en la Luna. Cuando los astronautas del Apolo regresaron por primera vez de la Luna en 1969, se pensó que estaba completamente seca. Misiones orbitales y de impacto durante los últimos 20 años, confirmaron la presencia de hielo en cráteres permanentemente sombreados alrededor de los polos lunares. Como por ejemplo, el satélite de observación y detección de cráteres lunares de la NASA.  Mientras tanto, varias naves espaciales , miraron ampliamente a través de la superficie lunar y encontraron evidencia de hidratación en regiones más soleadas. Incluyen la misiones Cassini,  Deep Impact , así como la misión Chandrayaan-1 de la ISRO, India , y la instalación del telescopio infrarrojo terrestre de la NASA. Sin embargo, esas misiones no pudieron distinguir definitivamente la forma en que estaba presente, ya sea como H2O u OH.

“Antes de las observaciones de SOFIA, sabíamos que había algún tipo de hidratación”, dijo Casey Honniball. Ella es la autora principal que publicó los resultados de su trabajo de tesis de posgrado en la Universidad de Hawaii en Mānoa en Honolulu. «Pero no sabíamos cuántas, si es que había alguna, eran en realidad moléculas de agua, como la que bebemos todos los días. O algo, más como un limpiador de desagües».

Los científicos que utilizaron el Observatorio Estratosférico de Astronomía Infrarroja, descubrieron por primera vez agua en una superficie de la Luna iluminada por el Sol.
SOFIA es un avión Boeing 747SP modificado. Permite a los astrónomos estudiar el Sistema Solar y más allá, de formas que no son posibles con los telescopios terrestres.
Se encontró agua molecular, H2O, en el cráter Clavius, uno de los cráteres más grandes visibles desde la Tierra en el hemisferio sur lunar. Este descubrimiento indica que el agua puede estar distribuida por la superficie lunar y no se limita a lugares fríos y sombreados.
Créditos: NASA / Ames Research Center.

SOFIA ofreció una nueva forma de mirar la Luna. Volando a altitudes de hasta 14000 metros, este avión de pasajeros Boeing 747SP fue modificado conteniendo un telescopio de 106 pulgadas de diámetro. Se eleva por sobre más del 99% del vapor de agua en la atmósfera terrestre para obtener una vista más clara del universo infrarrojo. Usando su cámara infrarroja de objeto débil SOFIA (FORCAST), pudo captar la longitud de onda específica única de las moléculas de agua, a 6.1 micrones. Descubrió una concentración relativamente sorprendente en el soleado cráter Clavius.

Sin una atmósfera espesa, el agua en la superficie lunar iluminada por el Sol debería perderse en el espacio”, dijo Honniball. Él, ahora es becario postdoctoral en el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland. “Sin embargo, de alguna manera lo estamos viendo. Algo está generando el agua y algo debe estar atrapándola allí «.

Varias fuerzas podrían estar en juego en la entrega o creación de esta agua. Los micrometeoritos que caen sobre la superficie lunar, transportando pequeñas cantidades de agua, podrían depositar el agua en la superficie lunar tras el impacto. Otra posibilidad es que podría haber un proceso de dos pasos. Consistiría en que el viento solar entrega hidrógeno a la superficie lunar provocando una reacción química con minerales que contienen oxígeno en el suelo creando hidroxilo. Mientras tanto, la radiación del bombardeo de micrometeoritos podría estar transformando ese hidroxilo en agua.

La forma en que el agua se almacena, lo que hace posible que se acumule, también plantea algunas preguntas intrigantes. El agua podría quedar atrapada en pequeñas estructuras en forma de perlas en el suelo. Ellas se forman a partir del alto calor creado por los impactos de los micro meteoritos. Otra posibilidad es que el agua pueda estar escondida entre granos de suelo lunar y protegida de la luz solar. Entonces podría hacerla un poco más accesible que el agua atrapada en estructuras en forma de cuentas.

La misión SOFIA fue diseñada para observar objetos distantes y tenues como agujeros negros, cúmulos de estrellas y galaxias. Entonces el foco de SOFIA sobre el vecino más cercano y brillante de la Tierra fue una desviación de la normalidad. Los operadores del telescopio suelen utilizar una cámara guía para rastrear estrellas, manteniendo el telescopio fijo en su objetivo de observación. Pero la Luna está tan cerca y es tan brillante que llena todo el campo de visión de la cámara guía. Sin estrellas visibles, no estaba claro si el telescopio podría rastrear la Luna de manera confiable. Para determinar esto, en Agosto de 2018, los operadores decidieron hacer una observación de prueba.

«Era, de hecho, la primera vez que SOFIA miraba la Luna, y ni siquiera estábamos completamente seguros de si obtendríamos datos confiables. Pero las preguntas sobre el agua de la Luna nos obligaron a intentarlo», dijo Naseem Rangwala, del proyecto de SOFIA. Ella es una Científica del Centro de Investigación Ames de la NASA en Silicon Valley, California. «Es increíble que este descubrimiento surgiera de lo que era esencialmente una prueba. Ahora que sabemos que podemos hacer esto, estamos planeando más vuelos para hacer más observaciones».

Los vuelos de seguimiento de SOFIA buscarán agua en ubicaciones adicionales iluminadas por el Sol y durante diferentes fases lunares. El objetivo es aprender más sobre cómo se produce, almacena y mueve el agua a través de la Luna. Los datos se sumarán al trabajo de futuras misiones a la Luna, como el Volatiles Investigating Polar Exploration Rover (VIPER) de la NASA . Así se podrán crear los primeros mapas de recursos hídricos de la Luna para la futura exploración espacial humana.

En el mismo número de Nature Astronomy, los científicos publicaron un artículo utilizando modelos teóricos y datos del Orbitador de reconocimiento lunar de la NASA. Señala que el agua podría quedar atrapada en pequeñas sombras, donde las temperaturas se mantienen por debajo del punto de congelación. Esto ocurriría en más lugares de la Luna de lo que se espera actualmente. Los resultados se pueden encontrar aquí .   

«El agua es un recurso valioso, tanto para fines científicos como para el uso de nuestros exploradores», dijo Jacob Bleacher. Él es Científico Jefe de Exploración de la Dirección de Misiones de Operaciones y Exploración Humana de la NASA. «Si podemos utilizar los recursos de la Luna, entonces podemos transportar menos agua y más equipos para ayudar a permitir nuevos descubrimientos científicos».

SOFIA es un proyecto conjunto de la NASA y el Centro Aeroespacial Alemán. Ames gestiona el programa SOFIA, la ciencia y las operaciones de la misión. Lo hace en cooperación con la Asociación de Investigación Espacial de Universidades, y el Instituto Alemán SOFIA de la Universidad de Stuttgart. La aeronave es mantenida y operada por el Armstrong Flight Research Center Building 703 de la NASA, en Palmdale, California.

El material de archivo relacionado con este hallazgo está disponible en:

https://go.nasa.gov/2TnDWSd

Participe en las actividades de exploración de Reddit Ask Me Anything on our Moon a la 1 pm EDT del martes 27 de octubre:

http://reddit.com/r/space

Obtenga más información sobre SOFIA en:

https://www.nasa.gov/sofia

Fuente: NASA.

Artículo original: «NASA’s SOFIA Discovers Water on Sunlit Surface of Moon«. Sean Potter. Last Updated: Oct. 26, 2020.

Material relacionado

Una investigación arrojó evidencia de agua atrapada en granos minerales en la superficie de la luna de fuente desconocida en las profundidades de la superficie.

Esta imagen de la luna fue generada a partir de datos recopilados por Moon Mineralogy Mapper de la NASA en la misión Chandrayaan-1 de ISRO. Es una composición de tres colores de la radiación infrarroja cercana reflejada del Sol. Ilustra hasta qué punto se mapean diferentes materiales en el lado de la Luna que mira hacia la Tierra.
Crédito de la imagen: ISRO / NASA / JPL-Caltech / Brown Univ./USGS.

Las observaciones terrestres independientes de la Luna confirman observaciones anteriores de naves espaciales de que la hidratación en la superficie lunar varía con la temperatura.

La hidratación (en azul) en la superficie lunar observada desde la Instalación del Telescopio Infrarrojo de la NASA. Se ve aquí superpuesta a una imagen de la Luna adquirida por el Orbitador de Reconocimiento Lunar. 
Crédito: NASA , modificado por Casey I. Honniball.

El artículo siguiente lo presenta y contiene además recursos sobre los procesos de formación de agua en la Luna.

Gases de escape y contaminación de los hielos lunares

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Crédito: NASA / Johnson Space Center
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Mapas índices de favoravilidad del hielo

Representación artística de la construcción en la Luna. 
Crédito imagen: NASA
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