Las reservas de agua que se encuentran en la luna son el resultado de los asteroides que actúan como "vehículos de entrega" y no de la caída de cometas como se pensaba anteriormente. Mediante la simulación por computadora, los científicos del MIPT y el Instituto de Dinámica de la Geosfera RAS han descubierto que un asteroide grande puede entregarmás agua a la superficie lunar que la caída acumulada de cometas durante un período de mil millones de años. Su investigación se analiza en un artículo publicado recientemente en la revista Ciencia planetaria y espacial .
Al comienzo de la era espacial, durante los días del programa Apolo, los científicos creían que la luna estaba completamente seca. En estas primeras etapas de la evolución de los satélites, se pensaba que la ausencia de una atmósfera y la influencia de la radiación solar eran suficientes paraevaporar todas las sustancias volátiles al espacio. Sin embargo, en la década de 1990, los científicos obtuvieron datos de la sonda Lunar Prospector que sacudieron su confianza: la corriente de neutrones de la superficie del satélite era indicativa de una fracción mayor de hidrógeno en el suelo cercano a la superficie de algunas regiones dela luna, que se podría interpretar como un signo de la presencia de agua.
Para explicar cómo se podría mantener el agua en la superficie de la luna, los científicos formularon una teoría conocida como "trampas frías". El eje de rotación de la luna es casi vertical, por lo que en las regiones polares hay cráteres con pisos quenunca están expuestos a la luz solar. Cuando los cometas que consisten principalmente en hielo de agua caen, el agua evaporada puede gravitar en esas "trampas" y permanecer allí indefinidamente, ya que los rayos solares no la evaporan.
En los últimos años, las misiones lunares la sonda india Chandrayan, la LRO estadounidense, los datos de la sonda Cassini y Deep Impact han traído a los científicos información nueva de dos piezas. La primera es que hay cantidades considerables de grupos de agua e hidroxilo enel suelo cercano a la superficie de la luna. El experimento LCROSS, en el que una sonda se estrelló deliberadamente en la luna, lo que provocó la liberación de una nube de gas y polvo que luego se estudió con el uso de un espectrómetro, confirmó directamente la existencia de aguay otras sustancias volátiles. La segunda información nueva llegó cuando el aparato ruso LEND montado a bordo del LRO generó un mapa de distribución de agua en la superficie de la luna.
Pero esta segunda pieza solo ha demostrado en parte su teoría: el mapa de "trampas frías" no se correspondía con el mapa de depósitos de agua. Los científicos tuvieron que refinar la teoría, y se propuso la idea de "congelación lunar".permitió aceptar que la "supervivencia" del hielo de agua en las regiones expuestas a la luz solar es posible bajo una capa de suelo. También se sugirió que una parte sustancial del "agua" vista por las sondas es viento solar implantado: los átomos de hidrógeno del viento solar reaccionan conátomos de oxígeno y forman un "rocío" inestable de moléculas de agua y grupos hidroxilo. Los científicos dejaron abierta la posibilidad de que el agua pudiera existir en un estado ligado, es decir, en minerales hidratados.
Todavía quedaba la cuestión de determinar cómo había aparecido el agua en la luna y cuánta agua podría haber. Al mismo tiempo, otro problema puede resultar de importancia práctica en los próximos años: si se van a utilizar estaciones tripuladasconstruido en la luna en el futuro más cercano, debemos saber con qué tipo de recursos podemos contar, preferiblemente antes de que comience la construcción.
Vladimir Svettsov y Valery Shuvalov, que han estado investigando la caída de cometas y asteroides, incluida la simulación computarizada de la catástrofe de Tunguska y la caída del meteorito de Chelyabinsk, decidieron desarrollar el mecanismo más probable de suministro de agua a la luna y unaproximan el volumen de "suministro". Para esto utilizaron el algoritmo SOVA, que ellos mismos crearon, para el modelado computarizado de la caída de cuerpos cósmicos sobre la superficie de la luna. Cada cuerpo tenía su propia velocidad y su propio ángulo de caída.En particular, en la salida, el modelo demostró la distribución de las temperaturas máximas cuando la masa del cuerpo en caída se calentó durante el impacto, así como su dinámica.
Los científicos primero decidieron verificar si los cometas pueden cumplir el papel de los principales "proveedores de agua". La velocidad típica de un cometa de hielo varía de 20 a 50 km por segundo. Las estimaciones sugieren que una velocidad de impacto tan alta provocadel 95 al 99.9 por ciento del agua se evapora al espacio más allá de la recuperación. Hay una familia de cometas de período corto cuya velocidad de caída es mucho más baja: 8-10 km por segundo. Estos cometas de período corto representan alrededor del 1.5 por cientode cráteres lunares. Sin embargo, la simulación ha demostrado que cuando estos cometas de período corto caen, casi toda el agua se evapora y menos del 1 por ciento permanece en el punto de impacto.
"Llegamos a la conclusión de que solo una cantidad muy pequeña de agua que llega con un cometa permanece en la luna, y a partir de esto decidimos explorar la posibilidad de un origen asteroide del agua lunar", dice Shuvalov.
Los científicos decidieron observar más de cerca los asteroides y descubrieron que consisten en materiales de construcción inicialmente no diferenciados del sistema solar y que contienen una proporción bastante considerable de agua. En particular, la condrita carbonosa, el tipo más común de asteroides ymeteoritos, pueden contener hasta un 10 por ciento de agua.
Sin embargo, el agua en las condritas está efectivamente protegida: está en condiciones químicamente limitadas y está "bloqueada" en una red cristalina de minerales. El agua comienza a filtrarse solo cuando se calienta a 300-1200 grados centígrados dependiendo deel tipo de mineral hidratado. Esto significa que tiene el potencial de permanecer en el cráter junto con el asteroide.
La simulación también reveló que cuando la velocidad de caída es de 14 km por segundo y el ángulo de caída es de 45 grados, aproximadamente la mitad de la masa del asteroide nunca alcanzará la temperatura de fusión y permanece en estado sólido. Un terciode todos los asteroides que caen en la luna tienen una velocidad de menos de 14 km por segundo justo antes del impacto. Cuando esto sucede, la mayor parte del cuerpo caído permanece en el cráter: queda un 30-40 por ciento después de un impacto oblicuo, y60-70 por ciento después de uno vertical.
"Hemos concluido que la caída de asteroides que contienen agua podría generar" depósitos "de agua limitada químicamente dentro de algunos cráteres lunares", dice Shuvalov. "La caída de un asteroide de dos kilómetros con una proporción bastante alta de minerales hidratadospodría traer a la luna más agua que todos los cometas que han caído durante miles de millones de años ", agrega.
Los cálculos revelan que alrededor del 2 al 4,5 por ciento de los cráteres lunares podrían contener considerables suministros de agua en forma de minerales hidratados. Son lo suficientemente estables como para contener agua incluso en áreas expuestas al sol.
"Eso es muy importante porque las trampas de frío polar no son áreas muy convenientes para la construcción de bases lunares. Hay una pequeña cantidad de energía solar y es difícil organizar la comunicación por radio y, por último, hay temperaturas dramáticamente bajas.La posibilidad de obtener agua lunar en regiones expuestas al Sol podría hacer que el tema de la exploración satelital sea mucho más fácil ", concluyó el científico.
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Materiales proporcionado por Instituto de Física y Tecnología de Moscú . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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