Solo la capa superior de la Luna tiene suficiente oxígeno para sustentar a 8 mil millones de personas durante 100.000 años

El cráter Aristarchus (40 kilómetros de diámetro, 23,73 ° N, 312,51 ° E) y la meseta es una de las áreas geológicamente más complejas de la Luna. En esta increíble imagen, la nave espacial LRO giró 62 ° (de oeste a este) mirando a través del cráter. Imagen: NAC M1259297876LR [NASA / GSFC / Universidad Estatal de Arizona].

Junto con los avances en la exploración espacial, recientemente hemos visto mucho tiempo y dinero invertido en tecnologías que podrían permitir una utilización eficaz de los recursos espaciales. Y a la vanguardia de estos esfuerzos ha estado un enfoque nítido como un láser para encontrar la mejor manera de producir oxígeno en la Luna.

En Octubre, la Agencia Espacial Australiana y la NASA firmaron un acuerdo para enviar un rover de fabricación australiana a la Luna en el marco del programa Artemis, con el objetivo de recolectar rocas lunares que, en última instancia, podrían proporcionar oxígeno respirable en la Luna.

Aunque la Luna tiene atmósfera, es muy delgada y está compuesta principalmente de hidrógeno, neón y argón. No es el tipo de mezcla gaseosa que podría sustentar a los mamíferos dependientes del oxígeno como los humanos.

Dicho esto, en realidad hay mucho oxígeno en la Luna. Simplemente no está en forma gaseosa. En cambio, está atrapado dentro del regolito, la capa de roca y polvo fino que cubre la superficie de la Luna. Si pudiéramos extraer oxígeno del regolito, ¿sería suficiente para mantener la vida humana en la Luna?

La amplitud del oxígeno

El oxígeno se puede encontrar en muchos de los minerales del suelo que nos rodea. Y la Luna está compuesta principalmente de las mismas rocas que encontrarás en la Tierra (aunque con una cantidad ligeramente mayor de material proveniente de meteoros).

Los minerales como la sílice, el aluminio y los óxidos de hierro y magnesio dominan el paisaje lunar. Todos estos minerales contienen oxígeno, pero no en una forma a la que puedan acceder nuestros pulmones.

En la Luna, estos minerales existen en algunas formas diferentes, incluyendo roca dura, polvo, grava y piedras que cubren la superficie. Este material es el resultado de los impactos de meteoritos que chocan contra la superficie lunar durante incontables milenios.

Algunas personas llaman «suelo» lunar a la capa superficial de la Luna, pero como científico del suelo, dudo en usar este término. El suelo, tal como lo conocemos, es algo bastante mágico que solo ocurre en la Tierra. Ha sido creado por una amplia gama de organismos que trabajan en el material parental del suelo, el regolito, derivado de la roca dura, durante millones de años.

El resultado es una matriz de minerales que no estaban presentes en las rocas originales. El suelo de la Tierra está imbuido de notables características físicas, químicas y biológicas. Mientras tanto, los materiales en la superficie de la Luna son básicamente regolitos en su forma original intacta.

Una sustancia entra, dos salen

El regolito de la Luna está compuesto por aproximadamente un 45% de oxígeno. Pero ese oxígeno está estrechamente ligado a los minerales mencionados anteriormente. Para romper esos fuertes lazos, necesitamos poner energía.

Es posible que esté familiarizado con esto si sabe acerca de la electrólisis. En la Tierra, este proceso se usa comúnmente en la fabricación, como para producir aluminio. Se hace pasar una corriente eléctrica a través de una forma líquida de óxido de aluminio (comúnmente llamado alúmina) a través de electrodos, para separar el aluminio del oxígeno.

En este caso, el oxígeno se produce como subproducto. En la Luna, el oxígeno sería el producto principal y el aluminio (u otro metal) extraído sería un subproducto potencialmente útil.

Es un proceso bastante sencillo, pero hay una trampa: requiere de mucha energía. Para ser sostenible, debería estar respaldado por energía solar u otras fuentes de energía disponibles en la Luna.

Hay varias refinerías de alúmina (óxido de aluminio) en Australia, incluida la que se muestra, en Gladstone, Queensland. 
El aluminio se produce en dos etapas. Antes de que el aluminio puro pueda ser liberado mediante electrólisis (en lo que se conoce como el proceso Hall-Heroult), las refinerías de alúmina deben refinar primero el mineral de bauxita natural para extraer la alúmina (de la cual luego se recupera el aluminio puro). Crédito imagen: Dave Hunt / AAP

La extracción de oxígeno del regolito también requeriría un equipo industrial considerable. Primero tendríamos que convertir el óxido de metal sólido en forma líquida, ya sea aplicando calor o combinándolo con disolventes o electrolitos. Tenemos la tecnología para hacer esto en la Tierra, pero mover este aparato a la Luna, y generar suficiente energía para operarlo, será un gran desafío.

A principios de este año, la startup Space Applications Services con sede en Bélgica anunció que estaba construyendo tres reactores experimentales para mejorar el proceso de producción de oxígeno a través de la electrólisis. Esperan enviar la tecnología a la Luna para 2025 como parte de la misión de utilización de recursos in situ (ISRU) de la Agencia Espacial Europea .

¿Cuánto oxígeno podría proporcionar la Luna?

Dicho esto, cuando podramos lograrlo, ¿cuánto oxígeno podría entregar realmente la Luna? Bueno, resulta bastante.

Si ignoramos el oxígeno atrapado en el material de roca dura más profunda de la Luna, y solo consideramos el regolito, que es fácilmente accesible en la superficie, podemos hacer algunas estimaciones.

Cada metro cúbico de regolito lunar contiene 1,4 toneladas de minerales en promedio, incluidos unos 630 kilogramos de oxígeno. La NASA dice que los humanos necesitan respirar unos 800 gramos de oxígeno al día para sobrevivir. Entonces, 630 kg de oxígeno mantendrían viva a una persona durante unos dos años (o un poco más).

Supongamos ahora que la profundidad media del regolito en la Luna es de unos diez metros y que podemos extraer todo el oxígeno de ella. Eso significa que los diez metros superiores de la superficie de la Luna proporcionarían suficiente oxígeno para sustentar a los ocho mil millones de personas en la Tierra durante unos 100.000 años.

Esto también dependería de la eficacia con la que logramos extraer y utilizar el oxígeno. Independientemente, ¡esta cifra es bastante sorprendente!

Habiendo dicho eso, lo tenemos bastante bien aquí en la Tierra. Y debemos hacer todo lo posible para proteger el planeta azul, y su suelo en particular, que continúa sustentando toda la vida terrestre sin que nosotros lo intentemos.

Fuente: ‘The Conversation’.

Artículo original:The Moon’s top layer alone has enough oxygen to sustain 8 billion people for 100,000 years‘. John Grant. November 10, 2021.

Material relacionado

Extracción de oxígeno de muestras lunares

Las muestras devueltas por seis misiones Apollo y tres misiones Luna no contienen oxígeno libre, ni agua, hielo o minerales que contengan agua. Sin embargo, toda la roca y el suelo lunares contienen aproximadamente un 45% en peso de oxígeno, combinado con metales o no metales para formar óxidos. Este oxígeno se puede extraer si se invierte energía térmica, eléctrica o química para romper los enlaces químicos. Se han propuesto más de veinte métodos diferentes para la extracción de oxígeno en la Luna.

Los procesos de reducción, particularmente aquellos que utilizan hidrógeno como agente reductor, son los más maduros tecnológicamente.

El siguiente artículo lo presenta:

La ESA abre una planta de oxígeno para hacer aire a partir del polvo lunar

En el lado izquierdo de esta imagen de antes y después hay una pila de suelo lunar simulado, o regolito; 
a la derecha está la misma pila después de haber extraído esencialmente todo el oxígeno, dejando una mezcla de aleaciones metálicas. 
Tanto el oxígeno como el metal podrían ser utilizados en el futuro por los colonos de la Luna.

Crédito: Beth Lomax – Universidad de Glasgow.

El corazón técnico de la ESA ha comenzado a producir oxígeno a partir de polvo lunar simulado. Se ha instalado un prototipo de planta de oxígeno en el Laboratorio de Materiales y Componentes Eléctricos del Centro Europeo de Investigación y Tecnología Espacial, ESTEC, con sede en Noordwijk, Países Bajos. La publicación a continuación lo aborda:

Curiosidades

La Tierra está enviando Oxígeno a la Luna

Representación artística mostrando la magnetosfera terrestre bombardeando la Luna con iones de oxígeno cuando la Luna en su órbita pasa a través de la magneto-cola. Más información.
Crédito: Universidad de Osaka / NASA.

Según las investigaciones, nuestro planeta ha estado enviando otro signo de vida a la superficie lunar desde hace miles de millones de años: el oxígeno. Y aunque un estimado de 4 billones de trillones de trillones de átomos de oxígeno se han incrustado en el suelo lunar en los últimos 2.400 millones de años, esto no hará más fácil  establecerse en la Luna.

El trabajo a continuación lo expone y contiene además una rica selección de recursos sobre el tema.

Ver también el artículo:

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