Cuando el viento solar se dirige a la superficie de la Luna a 450 kilómetros por segundo, enriquece su superficie con ingredientes que podrían producir agua, según ha descubierto la NASA.
Usando un programa de computadora, los científicos simularon la química que se desarrolla cuando el viento solar sopla sobre la superficie de la Luna. A medida que el Sol enviaba protones a la Luna, encontraron que esas partículas interactúan con los electrones en la superficie lunar, formando átomos de hidrógeno (H). Estos átomos luego migran a través de la superficie y se enganchan a los abundantes átomos de oxígeno (O) unidos en la sílice (SiO2) y otras moléculas portadoras de oxígeno que forman el suelo lunar o regolito. Juntos, el hidrógeno y el oxígeno forman la molécula hidroxilo (OH), un componente del agua, o H2O.
"Pensamos en el agua como este compuesto especial y mágico", dijo William M. Farrell, físico de plasma del Centro Goddard de Vuelo Espacial de la NASA en Greenbelt, quien ayudó a desarrollar la simulación. "Pero esto es lo sorprendente: cada roca tiene el potencial de producir agua, especialmente después de ser irradiada por el viento solar".
Comprender cuánta agua, o sus componentes químicos, está disponible en la Luna es fundamental para el objetivo de la NASA de enviar humanos para establecer una presencia permanente allí, dijo Orenthal James Tucker, un físico de Goddard que encabezó la investigación de simulación.
"Estamos tratando de aprender sobre la dinámica del transporte de recursos valiosos como el hidrógeno alrededor de la superficie lunar y en toda su exosfera, o una atmósfera muy delgada, para que podamos saber dónde ir a cosechar esos recursos", dijo Tucker, quien describió recientemente Los resultados de la simulación en la revista JGR Planets.
Pensamos en el agua como este compuesto especial y mágico
Varias naves espaciales utilizaron instrumentos infrarrojos que miden la luz emitida por la Luna para identificar la química de su superficie. Estos incluyen la nave espacial Deep Impact de la NASA, que tuvo numerosos encuentros cercanos con el sistema Tierra-Luna en ruta al cometa 103P / Hartley 2; La nave espacial Cassini de la NASA, que pasó a la Luna en su camino hacia Saturno; y Chandrayaan-1 de la India, que orbitó la Luna hace una década. Todos encontraron evidencia de agua o sus componentes (hidrógeno o hidroxilo).
Pero cómo estos átomos y compuestos se forman en la Luna sigue siendo una pregunta abierta. Es posible que los impactos de meteoros inicien las reacciones químicas necesarias, pero muchos científicos creen que el viento solar es el principal impulsor.
La simulación de Tucker, que rastrea el ciclo de vida de los átomos de hidrógeno en la Luna, apoya la idea del viento solar.
"De investigaciones anteriores, sabemos cuánto hidrógeno viene del viento solar, también sabemos cuánto hay en la atmósfera muy delgada de la Luna y tenemos mediciones de hidroxilo en la superficie", dijo Tucker. "Lo que hemos hecho ahora es descubrir cómo estos tres inventarios de hidrógeno están físicamente entrelazados".
Mostrar cómo se comportan los átomos de hidrógeno en la Luna ayudó a resolver por qué las naves espaciales han encontrado fluctuaciones en la cantidad de hidrógeno en diferentes regiones de la Luna. El equipo concluyó que el hidrógeno acumula energía en las regiones más cálidas, como el ecuador de la Luna, ya que los átomos de hidrógeno depositados allí se energizan y expulsan rápidamente las gases de la superficie a la exosfera. A la inversa, parece que se acumula más hidrógeno en la superficie más fría cerca de los polos porque hay menos radiación solar y se reduce la emisión de gases.
Lo que hemos hecho ahora es descubrir cómo estos tres inventarios de hidrógeno están físicamente entrelazados
En general, la simulación de Tucker muestra que a medida que el viento solar golpea continuamente la superficie de la Luna, rompe los enlaces entre los átomos de silicio, hierro y oxígeno que constituyen la mayor parte del suelo de la Luna. Esto deja a los átomos de oxígeno con enlaces insatisfechos.
A medida que los átomos de hidrógeno fluyen a través de la superficie de la Luna, quedan atrapados temporalmente con el oxígeno desquiciado (más tiempo en las regiones frías que en las cálidas). Flotan entre moléculas de oxígeno antes de finalmente difundirse a la atmósfera de la Luna y, en última instancia, al espacio. "Todo el proceso es como una fábrica de productos químicos", dijo Farrell.
Una ramificación clave del resultado, dijo Farrell, es que cada cuerpo expuesto de sílice en el espacio, desde la Luna hasta un pequeño grano de polvo, tiene el potencial de crear hidroxilo y, por lo tanto, convertirse en una fábrica química para el agua.
