El origen del agua en la Luna

Investigadores de la NASA y el Laboratorio de Física Aplicada de la Universidad Johns Hopkins en Laurel, Maryland, informan que las corrientes de meteoroides que golpean la Luna llenan la delgada atmósfera lunar con un vapor de agua de corta duración.

Los hallazgos ayudarán a los científicos a comprender la historia del agua lunar, un recurso potencial para sostener operaciones a largo plazo en la Luna y la exploración humana del espacio profundo. Los modelos habían predicho que los impactos de meteoroides podrían liberar agua de la Luna como vapor, pero los científicos aún no habían observado el fenómeno.

Ahora, el equipo ha encontrado docenas de estos eventos en los datos recopilados por la misión LADEE de la NASA. LADEE fue una misión robótica que orbitó la Luna para recopilar información detallada sobre la estructura y composición de la delgada atmósfera lunar y determinar si el polvo se desplaza hacia el cielo lunar.

"Rastreamos la mayoría de estos eventos hasta corrientes de meteoroides conocidas, pero la parte realmente sorprendente es que también encontramos evidencias de cuatro corrientes de meteoroides que anteriormente no se habían descubierto", dijo Mehdi Benna, del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA. Benna es el autor principal del estudio, publicado en Nature Geosciences.

Las corrientes o lluvias de meteoroides recientemente identificadas, observadas por LADEE, ocurrieron el 9 de Enero, el 2 de Abril, el 5 de Abril y el 9 de Abril de 2014.

Hay evidencias de que la Luna tiene agua (H2O) e hidroxilo (OH), un pariente más reactivo de H2O. Pero los debates continúan sobre los orígenes del agua, su cantidad y distribución.

"La Luna no tiene cantidades significativas de H2O u OH en su atmósfera la mayor parte del tiempo", dijo Richard Elphic, científico del proyecto LADEE en el Centro de Investigación Ames de la NASA en Silicon Valley, California. "Pero cuando la Luna pasó a través de una de estas corrientes de meteoroides, se expulsó suficiente vapor para que lo detectáramos. Y luego, cuando terminó el evento, el H2O o OH se fue".

Los científicos lunares a menudo usan el término "agua" para referirse tanto a H2O como a OH. Determinar cuánto H2O y cuánto OH están presentes es algo que las futuras misiones de la Luna podrían abordar.

LADEE, que fue construida y administrada por el Centro de Investigación Ames de la NASA en Silicon Valley, California, detectó el vapor utilizando su Espectrómetro de Masas Neutral, un instrumento construido por Goddard. La misión orbitó la Luna desde octubre de 2013 hasta abril de 2014 y recopiló información detallada sobre la estructura y composición de la atmósfera lunar, o más bien, la "exosfera", una envoltura débil de gases alrededor de la Luna.

Para liberar agua, los meteoroides tenían que penetrar al menos 8 centímetros debajo de la superficie. Debajo de esta capa superior seca se encuentra una delgada capa de transición, luego una capa hidratada, donde las moléculas de agua probablemente se adhieren a trozos de tierra y roca, llamado regolito.

A partir de las mediciones de agua en la exosfera, los investigadores calcularon que la capa hidratada tiene una concentración de agua de aproximadamente 200 a 500 partes por millón, o aproximadamente de 0,02 a 0,05 por ciento en peso. Esta concentración es mucho más seca que el suelo terrestre más seco, y es consistente con estudios anteriores. Es tan seco que uno necesitaría procesar más de una tonelada métrica de regolito para recolectar medio litro de agua.

Debido a que el material en la superficie lunar es esponjoso, incluso un meteoroide que tiene una fracción de 5 milímetros puede penetrar lo suficiente como para liberar una bocanada de vapor. Con cada impacto, una pequeña onda de choque se expande y expulsa agua del área circundante.

Cuando una corriente de meteoroides cae sobre la superficie lunar, el agua liberada entrará en la exosfera y se propagará a través de ella. Alrededor de dos tercios de ese vapor se escapa al espacio, pero aproximadamente un tercio aterriza de nuevo en la superficie de la Luna.

Estos hallazgos podrían ayudar a explicar los depósitos de hielo en las trampas frías en la parte oscura de los cráteres cerca de los polos. La mayor parte del agua conocida en la Luna se encuentra en trampas frías, donde las temperaturas son tan bajas que el vapor de agua y otros volátiles que se encuentran con la superficie permanecerán estables durante mucho tiempo, tal vez hasta varios miles de millones de años. Los impactos de meteoritos pueden transportar agua tanto dentro como fuera de las trampas frías.

El equipo descartó la posibilidad de que toda el agua detectada provenga de los propios meteoroides.

"Sabemos que parte del agua debe provenir de la Luna, porque la masa de agua que se libera es mayor que la masa de agua dentro de los meteoroides que entran", dijo la segunda autora del artículo, Dana Hurley, de la Universidad Johns Hopkins.

El análisis indica que los impactos de meteoroides liberan agua más rápido de lo que puede producirse a partir de las reacciones que se producen cuando el viento solar golpea la superficie lunar.

"El agua que se pierde es probablemente antigua, ya sea que se remonta a la formación de la Luna o se depositó a principios de su historia", dijo Benna.

Actualizado: 16/4/2019

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