Las sombras, producto de la rugosidad de la superficie lunar, podrían permitir que el hielo aguante incluso durante el día. El hallazgo, publicado en un nuevo estudio, es tremendamente interesante porque implica que podría haber hielo en más lugares de lo que se pensaba…
El hielo en la superficie lunar estaría más extendido de lo que se creía posible
Las irregularidades de la superficie lunar provocan sombras durante el día. En algunos lugares, es posible que el hielo se pueda acumular y perdurar incluso durante el día lunar. Es un paso adelante en la imagen que ya se tenía de la Luna. Desde hace tiempo, se plantea que el hielo debería estar presente en los polos, así como en los cráteres en sombra permanente. Es decir, en cráteres que nunca reciben la luz del Sol. Pero gracias a las observaciones, se ha podido observar que el hielo está presente en muchas regiones de la superficie lunar, incluso de día.
Es algo que resulta sorprendente. Los modelos por ordenador mostraban que, probablemente, el hielo que se formase durante la noche se evaporaría rápidamente con la salida del Sol. Como explican los investigadores, hace ya más de una década se detectó la posible presencia de hielo en la superficie iluminada. Ahora, gracias al observatorio SOFIA, se ha podido confirmar que es así, y un nuevo estudio intenta responder a por qué.
Las sombras creadas por la rugosidad de la superficie lunar proporcionan un refugio para el hielo, permitiendo que se forme escarcha en la superficie, lejos de los polos lunares. También explican cómo la exosfera (una finísima capa de gases muy tenues) podría ser una pieza esencial en todo este rompecabezas. Muchos modelos por ordenador simplifican la superficie lunar, dibujándola como una superficie lisa y sin característica alguna. Por ello, se supone que la superficie, lejos de los polos, se calentará uniformemente durante el día lunar.
Partículas atrapadas en el interior de rocas
Así que, ¿cómo sería posible que el hielo aguantase durante el día? Una posible explicación para su presencia es que las moléculas de agua podrían estar atrapadas en el interior de rocas. O en el cristal de impacto, creado por el enorme calor y presión provocado por el impacto de meteoritos. La hipótesis plantea que, en el interior de estos materiales, el agua podría permanecer en la superficie lunar incluso al calentarse por la luz solar. Pero no es completamente satisfactoria. La cantidad de hielo en la superficie lunar disminuye antes del mediodía y aumenta en la tarde.
Esto indicaría que el agua puede que se esté moviendo de un lugar a otro a lo largo del día lunar. Algo que sería imposible si está atrapada en la roca lunar. De ahí que los investigadores decidiesen revisar el modelo por ordenador para incluir la rugosidad de la superficie, tal y como se puede observar en las imágenes tomadas durante las misiones Apolo entre 1969 y 1972. Al tenerlo en cuenta, se observa que la escarcha podría formarse en las pequeñas sombras creadas por rocas y cráteres. Explicaría por qué se mueve a lo largo del día lunar.
La ausencia de atmósfera para distribuir el calor por la superficie es una ventaja. Las regiones en sombra pueden tener temperaturas de hasta -210ºC y estar cerca de lugares iluminados por el Sol, con temperaturas de 120 grados. A medida que el Sol va recorriendo el firmamento lunar, la escarcha se puede acumular en esas regiones frías. Al verse expuestas al Sol lentamente, las moléculas de agua se evaporan a la exosfera. Pero, en otros lugares de la superficie lunar, ahora en sombra, se vuelven a acumular en forma de escarcha.
La utilidad del hielo disponible en la superficie lunar
La escarcha, como dicen los investigadores, es mucho más móvil que el agua atrapada en las rocas. Por eso, el modelo desarrollado les permite tener un nuevo mecanismo que explica cómo se mueve el agua entre la superficie lunar y la delgadísima atmósfera lunar. En realidad, no es el primer estudio que tiene en cuenta las irregularidades de la superficie, al calcular la temperatura en la Luna. En estudios anteriores, sin embargo, no se había tenido en cuenta el impacto de las sombras en las moléculas de agua.
La novedad, por tanto, es que este estudio permite entender mejor cómo se libera el agua a la exosfera y, después, cómo regresa a la superficie del satélite. Desde NASA se ha repetido, en muchas ocasiones, lo importante que es entender el comportamiento del agua. Si está disponible, en forma de escarcha, en las regiones iluminadas, se podría usar en futuras misiones. Ese hielo en la superficie lunar se podría convertir en agua potable o en combustible para cohetes. Pero, para ello, es importante entender la relación entre la exosfera y la superficie.
Por ello, ya se está trabajando en el desarrollo de sensores en miniatura. Medirán la débil señal del hielo y se utilizarán en pequeños aterrizadores, es decir, naves estacionarias, o en róvers autónomos. Así, las misiones que visiten el satélite podrán realizar mediciones directas de hidroxilo (una molécula que contiene un átomo de hidrógeno y otro de oxígeno). Es una molécula prima del agua (que contiene dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno). Puede usarse como indicador de cuánta agua podría estar presente en la exosfera.
El origen del agua y el hidroxilo
Tanto el agua como el hidroxilo pueden crearse a través de los impactos de meteoritos y de las partículas del viento solar que golpean la superficie lunar. Por lo que, al medir la presencia de ambas moléculas en la exosfera de la Luna, es posible entender cuánta agua se está creando, así como cuál es su movimiento de un lugar a otro. Por extraño que pueda parecer, el tiempo es importante. En un futuro no muy lejano, todo apunta a que el entorno de la Luna cambiará gracias a la llegada de compañías privadas y naciones.
Esto provocará que, artificialmente, el entorno de la Luna cambie. De ahí que los investigadores consideren que es importante entender el entorno lunar en su estado actual. Esos proyectos futuros alterarán el entorno lunar y podrían afectar a las mediciones. Sea como fuere, el estudio es útil no solo para entender el movimiento del hielo en la superficie lunar. Este mismo trabajo se puede aplicar a otros lugares. A fin de cuentas, podemos encontrar sombras en lugares como la superficie de Marte e, incluso, los anillos de Saturno.
Cada vez estamos más cerca de Artemisa III, esa ansiada misión, por parte de Estados Unidos, que supondrá el regreso del ser humano a la superficie del único satélite natural de la Tierra. Ya en la década de 2030, se está hablando de tener tanto bases lunares como la primera misión tripulada a Marte (prevista en estos momentos para 2035). Para ese entonces, todo el conocimiento que se pueda adquirir en estos años será vital. Estos son los primeros pasos para convertirnos en una sociedad interplanetaria en no muchos años…
Estudio
El estudio es B. Davidsson y S. Hosseini; «Implications of surface roughness in models of water desorption on the Moon». Publicado en la revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society el 2 de agosto de 2021. Puede ser consultado en este enlace.
Referencias: NASA-JPL
