Científicos de Estados Unidos afirman que el agua de la superficie de la Luna podría haberse originado a partir del viento solar. Sus experimentos en muestras lunares revelan la presencia de cantidades significativas de hidroxilo dentro de los cristales formados en el regolito mediante el impacto de micrometeoritos.
Viento solar y magnetosfera terrestre © Crédito: Image Editor
Aunque se ha debatido la posibilidad de existencia de agua en la Luna desde la década de 1970, no fue hasta 2008 cuando se confirmó la cantidad exacta de agua gracias a los desarrollos tecnológicos. Al siguiente año, el satélite LCROSS de la NASA impactó en un cráter lunar en sombra permanente y elevó una columna de materia que demostró ser sorprendentemente rica en hielo de agua. También se ha detectado agua y otros compuestos hidrogenados (OH, CH o H2) en el regolito lunar – la capa de fino polvo y fragmentos de roca que cubre la superficie lunar.
Hace dos años, LCROSS detectó de nuevo agua, en forma de hielo, en el regolito lunar, lo que dejó claro que había agua en la Luna. Pero para ayudar a contestar a la pregunta de cómo llegó allí, los investigadores tuvieron en cuenta distintas formas en las que podría haberse formado el agua de la superficie lunar, incluyendo desde el viento solar al impacto de un cometa en la superficie o a una degasificación volcánica. Aunque las simulaciones en laboratorio del bombardeo del viento solar tuvieron éxito al producir compuestos hidroxilo – que constan de un átomo de hidrógeno y uno de oxígeno – en los suelos lunares, el origen exacto y almacenamiento del hidrógeno en ellos sigue siendo desconocido.
Observando granos
En este nuevo trabajo, no obstante, la autora principal Yang Liu de la Universidad de Tennessee, junto con sus colegas de la Universidad de Michigan y el Instituto Tecnológico de California, han medido hidroxilo en granos del suelo lunar procedentes de muestras tomadas por las misiones Apolo. Luego usaron la técnica de espectroscopia infrarroja mediante transformada de Fourier y espectrometría de masas de iones secundarios para determinar la forma química del hidrógeno en una sustancia, así como su abundancia y composición isotópica.
“Con la espectroscopia infrarroja, llevada a cabo por el laboratorio de Youxue Zhang en la Universidad de Michigan, podemos saber la forma del ‘agua’ – si es OH, H2O o CH”, explica Liu. Con la espectrometría de masas de iones secundarios, llevada a cabo en Caltech, el equipo midió la cantidad de hidrógeno y su composición química. “Encontramos que el componente del ‘agua’ – el hidroxilo – en el regolito lunar, procedía principalmente de la implantación de protones procedentes del viento solar, los cuales se combinaban localmente con el oxígeno para formar hidroxilos que se movían al interior de los cristales mediante fusión por impacto”, señala Zhang.
Rastreando los orígenes
El viento solar es un flujo constante de partículas cargadas desde el Sol, y Liu dice que su energía es suficiente para dañar la superficie de un grano, pero es lo bastante baja como para incrustarse y ligarse con el oxígeno de la superficie. “Durante las últimas fusiones por impacto del suelo lunar, parte del hidrógeno se transfirió y almacenó en el cristal formado por los impactos”, señala. Liu añade que sin la protección de una atmósfera o un campo magnético solar permanente, el viento solar ha estado bombardeando la superficie de la Luna, y de otros cuerpos sin atmósfera, desde hace miles de millones de años, enviando los ingredientes necesarios para crear el hidroxilo.
“Ninguno de los estudios previos de las muestras lunares fue capaz de determinar la forma química del hidrógeno, pero ahora, hemos determinado que hay hidrógeno en el suelo lunar en forma de hidroxilo almacenado en el cristal”, dice Liu. Debido a la combinación de simulaciones de laboratorio y sensores remotos, el equipo cree que tiene sólidas pruebas de que el origen del agua de la superficie lunar se encuentra en el viento solar. Para el hielo polar de la Luna, los hallazgos de Liu sugieren una posible fuente adicional en el viento solar, aparte de los impactos de cometas. Estos hallazgos también sugieren que podría existir agua en Mercurio y en asteroides como Vesta o Eros, más alejados dentro del sistema solar. Aunque estos cuerpos tienen entornos muy distintos, Liu cree que todos tienen potencial para producir agua.
“El regolito lunar está por todas partes en la superficie, y los cristales forman aproximadamente la mitad del regolito”, apunta. “Por lo que nuestro trabajo demuestra que el componente de ‘agua’, el hidroxilo, está muy extendido en los materiales lunares, aunque no en forma de hielo o de agua líquida que pueda usarse fácilmente en una futura base lunar habitada”.
25 000 el medio litro
Los investigadores señalan que sus hallazgos demuestran que hay una reserva volumétricamente grande de agua disponible en la Luna, y que es un recurso valioso. “Con un coste de 25 000 dólares para llevar medio litro de agua a la Luna, es esencial desarrollar procesos de producción de agua a partir de los materiales lunares. Esto es primordial para un asentamiento humano en el Luna en el futuro cercano”, dice Liu.
Este agua sería de gran valor como combustible para cohetes – en forma de hidrógeno líquido y oxígeno – comenta, añadiendo que es algo que ya han sugerido otros, que solo con el hielo de agua procedente del polo norte podría convertirse en combustible el equivalente a un lanzamiento de una lanzadera espacial cada día durante 2200 años. “Ahora tenemos listas fuentes de agua que pueden consumirse por plantas y humanos, pero que también están disociadas en sus elementos constituyentes – O2 y H2. De este modo, la Luna es un buen candidato como trampolín para misiones a Marte y más allá”. En el futuro, los investigadores querrán examinar más muestras lunares para llegar a una buena estimación de la cantidad de agua que hay en la Luna.
El trabajo se publica en la revista Nature Geoscience.
Fuente: Ciencia Kanija - physicsworld.com
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