SE CONFIRMAN POR PRIMERA VEZ TRAMPAS FRÍAS DE DIÓXIDO DE CARBONO EN LA LUNA

Es probable que las trampas contengan dióxido de carbono sólido que podría usarse para mantener la presencia de robots o humanos en la Luna.

Una vista del Polo Sur lunar, donde se encuentran las trampas frías de dióxido de carbono recientemente confirmadas, según una nueva investigación en Geophysical Research Letters. Las misiones futuras a la Luna pueden apuntar a esta región para averiguar más sobre los recursos que pueden existir allí.
Crédito:
NASA / GSFC / Universidad Estatal de Arizona

Después de décadas de incertidumbre, los investigadores han confirmado la existencia de trampas frías de dióxido de carbono lunares que potencialmente podrían contener dióxido de carbono sólido. El descubrimiento probablemente tendrá una gran influencia en la configuración de futuras misiones lunares y podría afectar la viabilidad de un robot sostenido o la presencia humana en la Luna.

En las regiones permanentemente sombreadas en los polos de nuestra Luna, las temperaturas descienden por debajo de las de las áreas más frías de Plutón, lo que permite trampas frías de dióxido de carbono. En estas trampas frías, las moléculas de dióxido de carbono podrían congelarse y permanecer en forma sólida incluso durante las temperaturas máximas del verano lunar.

Los futuros exploradores humanos o robóticos podrían usar el dióxido de carbono sólido en estas trampas frías para producir combustible o materiales para estadías lunares más largas. El dióxido de carbono y otros compuestos orgánicos volátiles potenciales también podrían ayudar a los científicos a comprender mejor el origen del agua y otros elementos en la Luna.

Aunque los científicos planetarios han predicho trampas frías durante años, este nuevo estudio es el primero en establecer y mapear firmemente la presencia de trampas frías de dióxido de carbono. Para encontrar los puntos más fríos en la superficie de la Luna, los investigadores analizaron 11 años de datos de temperatura del Experimento del Radiómetro Lunar Diviner (DLRE), un instrumento volando a bordo del Orbitador de Reconocimiento Lunar de la NASA.

La nueva investigación, publicada en la revista Geophysical Research Letters de AGU, que publica informes de alto impacto y formato corto con implicaciones inmediatas que abarcan todas las Ciencias de la Tierra y el Espacio, muestra que estas trampas frías incluyen varios focos concentrados alrededor del Polo Sur lunar. El área total de estas trampas de dióxido de carbono asciende a 204 kilómetros cuadrados, y el área más grande en el cráter Amundsen alberga 82 kilómetros cuadrados de trampas. En estas áreas, las temperaturas permanecen continuamente por debajo de los 60 grados Kelvin (aproximadamente menos 352 grados Fahrenheit).

La existencia de trampas frías de dióxido de carbono no garantiza la existencia de dióxido de carbono sólido en la Luna, pero esta verificación hace que sea muy probable que futuras misiones puedan encontrar hielo de dióxido de carbono allí, según los investigadores.

«Creo que cuando comencé esto, la pregunta era: ‘¿Podemos decir con seguridad que hay trampas frías de dióxido de carbono en la Luna o no?'», Dijo Norbert Schörghofer, Científico Planetario del Instituto de Ciencias Planetarias (PSI) y autor principal del estudio. “Mi sorpresa fue que en realidad, definitivamente están allí. Podría haber sido que no pudiésemos establecer su existencia, [podría haber sido] un píxel en un mapa … así que creo que la sorpresa fue que realmente encontramos regiones contiguas que son lo suficientemente frías, sin lugar a dudas».

Un mapa de trampas frías de dióxido de carbono en la Luna, con probables trampas frías marcadas en tonos morados. En estas regiones, las temperaturas descienden incluso por debajo de las temperaturas más frías medidas en Plutón.
Crédito:
AGU / Cartas de Investigación Geofísica

Administrando la Luna

La existencia de trampas de dióxido de carbono en la Luna probablemente tendrá implicaciones para la planificación de la futura exploración lunar y la política internacional con respecto al recurso.

Si de hecho hay dióxido de carbono sólido en estas trampas frías, podría potencialmente usarse de varias maneras. Los futuros exploradores espaciales podrían utilizar el recurso en la producción de acero, así como combustible para cohetes y biomateriales, que serían esenciales para la presencia sostenida de robots o humanos en la Luna. Este potencial ya ha atraído el interés de gobiernos y empresas privadas.

Los científicos también podrían estudiar el carbono lunar para comprender cómo se forman los compuestos orgánicos y qué tipo de moléculas se pueden producir naturalmente en estos entornos hostiles.

Las trampas frías de dióxido de carbono también podrían ayudar a los científicos a responder preguntas de larga data sobre el origen del agua y otros volátiles en el sistema Tierra-Luna, según Paul Hayne, Científico Planetario de la Universidad de Colorado, Boulder, que no participó en el estudio.

El dióxido de carbono podría ser un trazador de las fuentes de agua y otros volátiles en la superficie lunar, ayudando a los científicos a comprender cómo llegaron a la Luna y a la Tierra.

“Estos deberían ser sitios de alta prioridad para apuntar a futuras misiones», dijo Hayne. «Este tipo de puntos precisos es a donde se podría ir en la superficie lunar para responder algunas de estas grandes preguntas sobre los volátiles en la Luna y su entrega desde otras partes del Sistema Solar».

El Paper:

Norbert Schorghofer, Jean‐Pierre Williams, Jose Martinez‐Camacho, David A. Paige, Matthew A. Siegler. Carbon Dioxide Cold Traps on the MoonGeophysical Research Letters, 2021; 48 (20) DOI: 10.1029/2021GL095533

Fuente: American Geophysical Union (AGU).

Artículo original: Carbon Dioxide Cold Traps On The Moon Are Confirmed For The First Time‘. Liza Lester. Nov 15, 2021.

Material relacionado

Ubicación del cráter Amundsen en el Polo Sur Lunar.

Una parte del Mapa Hipsométrico MIIGAiK de las Áreas Polares Lunares, de la Universidad de Moscú y basada en parte en datos de SELENE (Kaguya)
Crédito de la imagen: LSPA / Kokhanov AA, Rodionova Zh. 
F., y Karachevtseva IP (2016).  
Mapa Hipsometrico de las áreas polares lunares, Universidad Estatal de Geodesia y Cartografía de Moscú (MIIGAiK).

El cráter Amundsen es parte de la Cuenca Lunar Aitken

La Cuenca-Aitken del Polo Sur en el extremo lejano lunar es una de las características de impacto más grandes y antigua del Sistema Solar. Se ve fácilmente en los datos de elevación. El centro bajo es azul oscuro y morado. Las montañas en su borde, restos de anillos exteriores, son rojas y amarillas.
Crédito de la imagen: NASA / GSFC / Universidad de Arizona.

El Programa Artemis de la NASA planea aterrizar astronautas en el Polo Sur de la Luna. Para prepararse para esto, el Instituto Virtual de Investigación de Exploración del Sistema Solar de la NASA (SSERVI) está creando el Atlas del Polo Sur Lunar (LSPA). Como parte de ese Atlas, la NASA está mapeando la topografía de la región, incluidas las montañas. La siguiente publicación lo aborda:

Volátiles en el Polo Sur lunar: un caso de estudio para una misión al Cráter Amundsen

El Cráter Amundsen, mostrando las PSR (azul oscuro), los sitios donde los cinco objetivos de ciencia se pueden alcanzar simultáneamente (azul claro), estaciones científicas propuestas (círculos) y lugares de aterrizaje propuestos (estrellas). Los radios de 10 y 20 km desde los sitios de aterrizaje se muestran como líneas continuas y discontinuas.El mapa base del LRO / WAC / LOLA está en sombreado. Fig 1 del artículo.

El Consejo Nacional de Investigaciones (National Research Council, NRC) de los Estados Unidos, concede una alta prioridad al estudio de los volátiles polares lunares y ha esbozado cinco objetivos relacionados con el estudio de tales volátiles. Nuestro estudio de las regiones de los polos de la Luna integraron datos geoespaciales de topografía, temperatura y abundancia de hidrógeno del Lunar Reconnaissance Orbiter, Chandrayaan-1 y Lunar Prospector para identificar varios sitios de aterrizaje cerca de ambas regiones polares norte y sur que satisfacen los Objetivos declarados del NRC. Aquí hablamos del cráter Amundsen, uno de los sitios más atractivos del Polo Sur

Ver También:

Arrojando luz sobre las regiones más oscuras 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

El estudio de las regiones lunares en sombra permanente, permitió también la detección allí de hielo de agua y otros volátiles. La primera pregunta a plantearse para enviar una misión a esos lugares, es la consistencia del suelo, es decir la consistencia del regolito lunar, para conocer si efectivamente puede soportar el peso de un robot de exploración. El artículo a continuación lo presenta y también contiene en su apartado ‘Material relacionado‘ una selección de recursos sobre el tema y de las regiones permanentemente en sombra de la Luna.

Las cosas se ven diferentes en la Luna. Literalmente:

Arriba hay un conjunto de más de 2500 pares de imágenes de cámara estéreo tomadas de al menos 12 escenarios de cráteres y formaciones rocosas recreados que Wong y su equipo recolectaron para simular con precisión las condiciones de iluminación en los polos de la Luna. El objetivo es mejorar las capacidades de visualización estéreo de los sistemas robóticos para navegar de manera efectiva por terrenos desconocidos y evitar peligros en los polos de la Luna. 
Crédito:
NASA / Uland Wong

Debido a que la Luna no es lo suficientemente grande como para contener una atmósfera significativa, no hay aire y no hay partículas en el aire para reflejar y dispersar la luz solar. En la Tierra, las sombras en ambientes de otro modo brillantes están tenuemente iluminadas con luz indirecta de estos pequeños reflejos. Esa iluminación proporciona suficientes detalles para que tengamos una idea de las formas, los agujeros y otras características que podrían ser obstáculos para que alguien, o algún robot, intente maniobrar en la sombra. En las PSR las cámaras de un robot entonces no serían capaces de distinguir un obstáculo.

Además, el polvo que cubre la Luna es de otro mundo. La forma en que la luz se refleja en la forma irregular de los granos individuales, junto con la uniformidad del color, significa que se ve diferente si se ilumina desde diferentes direcciones. Pierde textura en diferentes ángulos de iluminación.

El Grupo de Robótica Inteligente del Ames Research Center de la NASA está abordando esto mediante la recopilación de datos reales del suelo lunar simulado y la iluminación. El siguiente artículo lo presenta:

Curiosidades

Obteniendo imágenes del interior de los cráteres en sombra permanente con Inteligencia Artificial

Un cráter aún sin nombre en la región del polo sur de la Luna. Está ubicado en la meseta de Leibnitz, en las proximidades directas del área de misión objetivo del vehículo de exploración polar de investigación de volátiles de la NASA ( VIPER ). La imagen de la izquierda muestra una fotografía tomada por el Lunar Reconnaissance Orbiter. El interior del cráter casi no es visible. La imagen de la derecha muestra la misma imagen después de que se procesó con el algoritmo de aprendizaje automático HORUS.  
© Izquierda: NASA / LROC / GSFC / ASU; 
Derecha: MPS / Universidad de Oxford / Centro de Investigación Ames de la NASA / FDL / Instituto SETI

Las regiones polares de la Luna albergan cráteres y otras depresiones que nunca reciben luz solar. Ahora, un grupo de investigadores dirigido por el Instituto Max Planck para la Investigación del Sistema Solar (MPS) en Alemania, con la utilización de Inteligencia Artificial presenta las imágenes de mayor resolución hasta la fecha que cubren 17 de estos cráteres. 

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