El hielo sería un recurso valioso para futuras expediciones lunares. El agua podría utilizarse para la protección contra la radiación y para apoyar a los exploradores humanos, o descomponerse en sus componentes de hidrógeno y oxígeno para fabricar combustible para cohetes, energía y aire respirable.
Estudios anteriores encontraron señales de hielo en las regiones permanentemente sombreadas (PSR, por sus siglas en inglés) más grandes cerca del Polo Sur lunar, incluidas áreas dentro de los cráteres Cabeus, Haworth, Shoemaker y Faustini.
En el nuevo trabajo, “Encontramos que hay evidencia generalizada de hielo de agua dentro de las PSR fuera del Polo Sur, hacia al menos 77 grados de latitud sur”, dijo el Dr. Timothy P. McClanahan del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA y autor principal de un artículo sobre esta investigación publicado el 2 de octubre en el Planetary Science Journal.
El estudio también ayuda a los planificadores de misiones lunares al proporcionar mapas e identificar las características de la superficie que muestran dónde es probable y menos probable encontrar hielo, con evidencia de por qué debería ser así.
“Nuestro modelo y análisis muestran que se espera que las mayores concentraciones de hielo se produzcan cerca de los lugares más fríos de las PSR por debajo de los 75 Kelvin (-198 °C) y cerca de la base de las laderas orientadas hacia los polos de las PSR”, dijo McClanahan.
“No podemos determinar con precisión el volumen de los depósitos de hielo de las PSR ni identificar si podrían estar enterrados bajo una capa seca de regolito. Sin embargo, esperamos que por cada metro cuadrado de superficie que se encuentre sobre estos depósitos debería haber al menos unos cinco litros más de hielo dentro de los 1,1 metros superiores de la superficie, en comparación con las áreas circundantes”, dijo McClanahan. El estudio también trazó un mapa de los lugares donde se esperaría que hubiera menos depósitos de hielo, más pequeños o de menor concentración, que se encontrarían principalmente en las zonas más cálidas e iluminadas periódicamente.
El hielo podría implantarse en el regolito lunar a través de los impactos de cometas y meteoritos, liberarse como vapor (gas) desde el interior lunar o formarse por reacciones químicas entre el hidrógeno del viento solar y el oxígeno del regolito. Los PSR suelen aparecer en depresiones topográficas cerca de los polos lunares.
Debido al bajo ángulo del Sol, estas zonas no han visto la luz del sol durante miles de millones de años, por lo que están perpetuamente en frío extremo. Se cree que las moléculas de hielo se desprenden repetidamente del regolito por meteoritos, radiación espacial o luz solar y viajan a través de la superficie lunar hasta que aterrizan en un PSR donde quedan atrapadas por el frío extremo. Las superficies continuamente frías del PSR pueden preservar las moléculas de hielo cerca de la superficie durante quizás miles de millones de años, donde pueden acumularse en un depósito lo suficientemente rico como para ser explotado. Se cree que el hielo se pierde rápidamente en superficies que están expuestas a la luz solar directa, lo que impide su acumulación.
El equipo utilizó el detector de neutrones para la exploración lunar (LEND) de LRO para detectar señales de depósitos de hielo midiendo neutrones “epitérmicos” de energía moderada. En concreto, el equipo utilizó el sensor colimado para neutrones epitérmicos (CSETN) de LEND, que tiene un campo de visión fijo de 30 kilómetros de diámetro. Los neutrones son creados por rayos cósmicos galácticos de alta energía que provienen de potentes eventos del espacio profundo, como estrellas en explosión, que impactan en la superficie lunar, rompen los átomos del regolito y dispersan partículas subatómicas llamadas neutrones.
Los neutrones, que pueden originarse a una profundidad de hasta 1,1 metros, se abren paso a través del regolito y chocan con otros átomos. Algunos se dirigen al espacio, donde LEND puede detectarlos. Como el hidrógeno tiene aproximadamente la misma masa que un neutrón, una colisión con hidrógeno hace que el neutrón pierda relativamente más energía que una colisión con la mayoría de los elementos comunes del regolito. Por lo tanto, cuando el hidrógeno está presente en el regolito, su concentración crea una reducción correspondiente en el número observado de neutrones de energía moderada.
“Planteamos la hipótesis de que si todos los PSR tienen la misma concentración de hidrógeno, entonces CSETN debería detectar proporcionalmente sus concentraciones de hidrógeno en función de sus áreas. Por lo tanto, se debería observar más hidrógeno hacia los PSR de área más grande”, dijo McClanahan.
