El Observatorio Estratosférico de Astronomía Infrarroja (SOFIA) de la NASA 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 distribuirse por toda la superficie lunar y no limitarse a lugares fríos y sombreados.
SOFIA ha detectado moléculas de agua (H2O) en el cráter Clavius, uno de los mayores cráteres visibles desde la Tierra, situado en el hemisferio sur de la Luna. 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 este lugar revelan agua en concentraciones de 100 a 412 partes por millón (aproximadamente equivalente a una botella de agua de 12 onzas) atrapada en un metro cúbico de suelo esparcido por la superficie lunar. El los resultados se publican en el último número de Nature Astronomy.
"Teníamos indicios de que H2O -el agua familiar que conocemos- podría estar presente en el lado iluminado por el sol de la Luna", dijo Paul Hertz, director de la División de Astrofísica de la Dirección de Misiones Científicas de 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”.
A modo de comparación, el desierto del Sahara tiene 100 veces más agua que la que SOFIA detectó en el suelo lunar. A pesar de las pequeñas cantidades, 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 encontrada por SOFIA es fácilmente accesible para su uso como recurso. Bajo la NASA Artemisa programa, la agencia está ansiosa por aprender todo lo que pueda sobre la presencia de agua en la Luna antes de enviar a la primera mujer y al próximo hombre a la superficie lunar en 2024 y 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 pensaba que estaba completamente seca. Misiones orbitales y de impacto en los últimos 20 años, como la de la NASA Satélite de observación y detección de cráteres lunares, confirmó que hay hielo en los cráteres permanentemente sombreados alrededor de los polos de la Luna. Mientras tanto, varias naves espaciales - incluyendo el Cassini misión y Impacto profundo misión del cometa, así como la misión de la Organización de Investigación Espacial de la India Chandrayaan-1 misión – y la misión terrestre de la NASA Instalación de telescopio infrarrojo, observó ampliamente la superficie lunar y encontró evidencia de hidratación en regiones más soleadas. Sin embargo, esas misiones no pudieron distinguir definitivamente la forma en que estaba presente: H2O u OH.
"Antes de las observaciones de SOFIA, sabíamos que había algún tipo de hidratación", dijo Casey Honniball, 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 qué cantidad, si es que había alguna, eran en realidad moléculas de agua (como bebemos todos los días) o algo más parecido a un limpiador de desagües".
SOFIA ofreció una nueva forma de mirar la Luna. Volando a altitudes de hasta 45.000 pies, este avión Boeing 747SP modificado con un telescopio de 106 pulgadas de diámetro alcanza más de 99% de vapor de agua en la atmósfera de la Tierra para obtener una visión más clara del universo infrarrojo. Utilizando su cámara infrarroja de objetos débiles para el Telescopio SOFIA (FORCAST), SOFIA pudo captar la longitud de onda específica única de las moléculas de agua, de 6,1 micrones, y descubrió una concentración relativamente sorprendente en el soleado cráter Clavius.
"Sin una atmósfera espesa, el agua de la superficie lunar iluminada por el sol simplemente debería perderse en el espacio", dijo Honniball, que ahora es becario postdoctoral en el Centro de Vuelos Espaciales 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 el suministro o creación de esta agua. Los micrometeoritos que caen sobre la superficie lunar, transportando pequeñas cantidades de agua, podrían depositar agua en la superficie lunar al impactar. Otra posibilidad es que podría haber un proceso de dos pasos mediante el cual el viento solar del Sol entrega hidrógeno a la superficie lunar y provoca una reacción química con minerales que contienen oxígeno en el suelo para crear hidroxilo. Mientras tanto, la radiación del bombardeo de micrometeoritos podría estar transformando ese hidroxilo en agua.
La forma en que se almacena el agua (haciendo posible su acumulación) también plantea algunas preguntas intrigantes. El agua podría quedar atrapada en pequeñas estructuras en forma de cuentas en el suelo que se forman a partir del alto calor creado por los impactos de micrometeoritos. Otra posibilidad es que el agua pueda estar escondida entre granos de suelo lunar y protegida de la luz solar, lo que podría hacerla un poco más accesible que el agua atrapada en estructuras en forma de cuentas.
Para una misión diseñada para observar objetos distantes y tenues, como agujeros negros, cúmulos de estrellas y galaxias, la atención de SOFIA sobre el vecino más cercano y brillante de la Tierra fue una desviación de lo habitual. Los operadores del telescopio suelen utilizar una cámara guía para rastrear las estrellas, manteniendo el telescopio fijo en su objetivo de observación. Pero la Luna está tan cerca y es tan brillante que ocupa 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 determinarlo, en agosto de 2018, los operadores decidieron realizar una observación de prueba.
"De hecho, era la primera vez que SOFIA miraba la Luna y ni siquiera estábamos completamente seguros de obtener datos fiables, pero las preguntas sobre el agua de la Luna nos obligaron a intentarlo", dijo Naseem Rangwala, responsable del proyecto SOFIA. Científico 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, y ahora que sabemos que podemos hacerlo, estamos planeando más vuelos para realizar más observaciones".
Los vuelos de seguimiento de SOFIA buscarán agua en lugares adicionales iluminados por el sol y durante diferentes fases lunares para 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 la de la NASA. Volátiles investigando el rover de exploración polar (VIPER), para 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 la NASA. Orbitador de reconocimiento lunar datos, que señalan que el agua podría quedar atrapada en pequeñas sombras, donde las temperaturas se mantienen por debajo del punto de congelación, en una mayor parte de la Luna de lo esperado actualmente. Los resultados se pueden encontrar aquí.
"El agua es un recurso valioso, tanto para fines científicos como para uso de nuestros exploradores", dijo Jacob Bleacher, 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 podremos 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 en cooperación con la Asociación Universitaria de Investigación Espacial, con sede en Columbia, Maryland, y el Instituto Alemán SOFIA de la Universidad de Stuttgart. El avión es mantenido y operado por el Edificio 703 del Centro de Investigación de Vuelo Armstrong de la NASA, en Palmdale, California.
