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¿Qué hay de novedoso en el anuncio de presencia de agua en cráteres lunares?

Consultamos a la Dra. en Astronomía Romina Di Sisto, docente e investigadora en la Facultad de Cs. Astronómicas y Geofísicas de la UNLP, integrante del Grupo Origen de Cs. Planetarias e investigadora de CONICET, sobre el reciente anuncio de la NASA acerca de la detección de agua en el lado luminoso de la Luna.

"La cantidad de agua encontrada en la Luna parece ser pequeña, sin embargo es un hecho relevante para la futura exploración espacial de nuestro satélite y el posible establecimiento de bases lunares".

"El pasado lunes 26 de octubre, la NASA anunció la confirmación del descubrimiento de agua en una región de la Luna que es iluminada por el Sol. Trabajos científicos publicados en 2009, en base a observaciones de la sondas Chandrayaan-1 (Agencia Espacial India), Deep Impact (NASA) y Cassini (NASA), que sobrevoló la Luna en 1999, así como otros trabajos más recientes, ya habían sugerido la posible presencia de agua en la Luna, por ejemplo, en un borde del cráter "Dufay", o detecciones de agua cerca de la superficie, liberada hacia la exosfera lunar. Sin embargo, aquellas observaciones detectaron una banda de absorción en el espectro en 3 µm que se atribuye comúnmente a la presencia de hidroxilo (OH) y / o agua (H2O), es decir no permite distinguir si coresponde a moléculas de agua o no.

El anuncio de la NASA está basado en un artículo publicado ese mismo día en la revista Nature. En este trabajo Honniball y colaboradores, aseguran que pudieron verificar mediante observaciones hechas con el Observatorio Estratosférico de Astronomía Infrarroja (SOFIA) que hay moléculas de agua en pequeñas zonas con sombra permanente dentro del cráter Clavius. En un segundo trabajo, publicado también este año en la misma revista, Hayne y colaboradores, dan argumentos teóricos sobre la existencia y conservación del hielo de agua en esas pequeñas zonas que llaman "micro trampas frías" y están confinadas a regiones polares con latitudes mayores a 80°.

Sobre el Observatorio SOFIA

El observatorio SOFIA consta de un telescopio de 2.7 metros de diámetro dentro de un avión Boeing 747SP modificado, que vuela a altitudes de hasta 13.000 metros. Al volar a esta altura se evita la mayor parte de la atmósfera terrestre, particularmente con mayor contenido de vapor de agua, que bloquea la radiación infrarroja, permitiendo observar en este rango del espectro electromagnético.

De esta manera, el telescopio pudo detectar una fuerte banda de emisión en 6 μm en el cráter Clavius y el terreno circundante, correspondiente a la presencia de moléculas de agua. La ubicación de Clavius a menos de 60° de latitud sur, expande aún más la región sobre la que puede hallarse agua en la Luna.

La Imagen muestra la Luna en su fase gibosa creciente y se señala la ubicación del cráter Clavius. Es uno de los cráteres más grandes en tamaño en la cara visible desde la Tierra, de 225 km de diámetro. Se encuentra hacia el sur, muy cerca del conocido cráter Tycho, y cerca del limbo lunar.

Cráter Clavius: puede observarse cómo los brillantes rayos de la eyecta del cráter Tycho se superponen sobre él. Esto significa que Clavius se formó antes que Tycho. De hecho, Tycho es un cráter "joven", de unos 100 millones de años de edad, en cambio Clavius es mucho más antiguo y tiene unos 4000 millones de años de edad.

Asteroides, cometas o micrometeoritos como "proveedores" de agua

Las regiones que se encuentran en sombra permanente y por tanto se mantienen a temperaturas bajas, ofrecen un nicho posible para encontrar depósitos de hielo de agua que se hayan conservado en escalas de tiempo geológicas. Estos nichos pueden encontrarse en el lado oscuro de la Luna o en el lado iluminado, pero en zonas pequeñas dentro de los cráteres que permanezcan en sombra permanente.

Se piensa que una fuente externa de los hielos de agua encontrados en la Luna podrían ser los asteroides que contienen hielos, los cometas o los micrometeoritos -pequeños restos de cometas o asteroides-, que habrían colisionado con la Luna a lo largo de la historia del Sistema Solar.

Las velocidades de estas colisiones son en general, muy altas, y dependiendo de las condiciones de los impactos, la energía liberada podría llegar a sublimar el contenido de agua presente en ellos. Sin embargo, en los casos en que la velocidad de las colisiones sean relativamente bajas, o los impactos sean rasantes, los hielos podrían llegar a conservarse.
Si las velocidades de colisión involucradas son grandes, en general, se forman vidrios de impacto de los materiales involucrados, los cuales podrían retener el agua del impactor. Incluso, el agua podría formarse in situ a partir del hidroxilo preexistente durante el impacto de micrometeoritos.

Existen trabajos científicos, que demuestran que los micrometeoritos pueden impactar en la Luna y depositarse en su superficie, en particular en los polos lunares. Una gran fracción de estos impactos se debe a meteoroides de origen cometario y por tanto son portadores de hielos de agua.

Por otro lado, existen muchos asteroides formados por minerales hidratados, es decir, que el agua es parte de la estructura del mineral y en este caso, el hielo de agua podría haber sobrevivido a velocidades de impacto más altas.

Trabajo de investigadores de FCAG sobre objetos posibles de impactar con la Tierra o la Luna

En un trabajo reciente del Grupo Origen de Ciencias Planetarias de esta Facultad, realizado por el Lic. Patricio Zain; el Dr. Gonzalo de Elía y yo, investigamos las fuentes de objetos cercanos a la Tierra en el Cinturón principal de asteroides. Es decir, de donde provienen los objetos que pueden impactar con nuestro planeta o con nuestra Luna. Si bien encontramos que provienen de todo el Cinturón de asteroides, existe una fracción significativa que proviene de la región más externa, cuyos miembros tienen contenido de hielo de agua.

Por lo tanto, nuestros resultados indican que algunas de las posibles colisiones de estos objetos con la Luna podrían depositar agua en su superficie, la cual podrá sobrevivir en las regiones en sombra permanente a temperaturas bajas como en las zonas recientemente anunciadas por la NASA.
En un trabajo más reciente hemos encontrado, además, que este proceso también es posible en el planeta enano Ceres, donde se ha detectado hielo de agua en algunos cráteres de impacto".

Referencias:

Benna, M.; Hurley, D. M.; Stubbs, T. J.; Mahaffy, P. R.; Elphic, R. C. Lunar soil hydration constrained by exospheric water liberated by meteoroid impacts. Nature Geoscience, Volume 12, Issue 5, p.333-338. 2019.

Hayne, P. O. ; O. Aharonson y N. Schörghofer. Micro cold traps on the Moon. Nature Astronomy (2020).

Honniball , C. I.; P. G. Lucey; S. Li; S. Shenoy y W. M. Farrell. Molecular water detected on the sunlit Moon by SOFIA. Nature Astronomy (2020).

Wöhler, C, A. Grumpe, M. Bhatt, A. A. Berezhnoy, V. V. Shevchenko,y A. Bhardwaj. Detection of an excessively strong 3-µm absorption near the lunar highland crater Dufay. A&A 630, L7 (2019)

Zain, P. S.; de Elía, G. C.; Di Sisto, R. P. New multi-part collisional model of the main belt: the contribution to near-Earth asteroids. A&A, 639, id.A9, 13 pp. 2020

Zain, P.S.; R. P. Di Sisto; G. C. de Elía. Impacts on Ceres and Vesta: source regions, cratering and fragmentation. A&A, en revisión. 2020

 

 

Actualizado el 30/10/2020