Las regiones polares de la Luna albergan cráteres y otras depresiones que nunca reciben luz solar. Hoy, un grupo de investigadores dirigido por el Instituto Max Planck para la Investigación del Sistema Solar MPS en Alemania presenta las imágenes de mayor resolución hasta la fecha que cubren 17cráteres en el diario Comunicaciones de la naturaleza .
Los cráteres de este tipo podrían contener agua congelada, lo que los convierte en objetivos atractivos para futuras misiones lunares, y los investigadores se centraron aún más en cráteres relativamente pequeños y accesibles rodeados de pendientes suaves. De hecho, tres de los cráteres resultaron estar dentro delárea de misión recién anunciada del Rover de exploración polar de investigación de volátiles VIPER de la NASA, que está programado para aterrizar en la Luna en 2023. Obtener imágenes del interior de los cráteres en sombra permanente es difícil, y los esfuerzos hasta ahora se han basado en largos tiempos de exposición que resultan enmancha y resolución más baja. Aprovechando la luz solar reflejada de las colinas cercanas y un nuevo método de procesamiento de imágenes, los investigadores ahora han producido imágenes a 1-2 metros por píxel, que está en o muy cerca de la mejor capacidad de las cámaras.
La Luna es un desierto frío y seco. A diferencia de la Tierra, no está rodeada por una atmósfera protectora y el agua que existía durante la formación de la Luna se evaporó desde hace mucho tiempo bajo la influencia de la radiación solar y se escapó al espacio. Sin embargo, los cráteres yLas depresiones en las regiones polares dan alguna razón para esperar recursos hídricos limitados. Científicos de MPS, la Universidad de Oxford y el Centro de Investigación Ames de la NASA han examinado más de cerca algunas de estas regiones.
"Cerca de los polos lunar norte y sur, la luz solar incidente entra en los cráteres y depresiones en un ángulo muy poco profundo y nunca llega a algunos de sus pisos", explica el Dr. Valentin Bickel, científico de MPS, primer autor del nuevo artículo.En esta "noche eterna", las temperaturas en algunos lugares son tan frías que se espera que el agua helada haya durado millones de años. Los impactos de cometas o asteroides podrían haberla producido, o podría haber sido desgasificada por erupciones volcánicas o formada porla interacción de la superficie con el viento solar. Las mediciones del flujo de neutrones y la radiación infrarroja obtenidas por sondas espaciales en los últimos años indican la presencia de agua en estas regiones. Finalmente, el satélite de observación y detección de cráteres lunares LCROSS de la NASA proporcionó una prueba directa: doceHace años, la sonda disparó un proyectil en el cráter Cabeus del polo sur en la sombra. Como mostró un análisis posterior, la nube de polvo emitida al espacio contenía una cantidad considerable de agua.
Sin embargo, las regiones permanentemente en sombra no solo son de interés científico. Si los humanos alguna vez pasan períodos prolongados de tiempo en la Luna, el agua natural será un recurso valioso, y los cráteres y depresiones sombreados serán un destino importante. NASA'sEl rover VIPER sin tripulación, por ejemplo, explorará la región del Polo Sur en 2023 y entrará en dichos cráteres. Para obtener una imagen precisa de su topografía y geología por adelantado, para fines de planificación de la misión, por ejemplo, las imágenes de sondas espaciales sonindispensable. Lunar Reconnaissance Orbiter LRO de la NASA ha estado proporcionando este tipo de imágenes desde 2009.
Sin embargo, capturar imágenes dentro de la profunda oscuridad de las regiones en sombra permanente es excepcionalmente difícil; después de todo, las únicas fuentes de luz son la luz dispersa, como la que se refleja en la Tierra y la topografía circundante, y la tenue luz de las estrellas ". Porque la nave espacialestá en movimiento, las imágenes LRO están completamente borrosas en tiempos de exposición prolongados ", explica Ben Moseley, de la Universidad de Oxford, coautor del estudio. En tiempos de exposición cortos, la resolución espacial es mucho mejor. Sin embargo, debido a lapequeñas cantidades de luz disponibles, estas imágenes están dominadas por el ruido, lo que dificulta la distinción de características geológicas reales.
Para abordar este problema, los investigadores han desarrollado un algoritmo de aprendizaje automático llamado HORUS Software Hyper-Effective NOise Removal U-net que "limpia" esas imágenes ruidosas. Utiliza más de 70.000 imágenes de calibración LRO tomadas en el lado oscurode la Luna, así como información sobre la temperatura de la cámara y la trayectoria de la nave espacial para distinguir qué estructuras en la imagen son artefactos y cuáles son reales. De esta manera, los investigadores pueden lograr una resolución de aproximadamente 1-2 metros por píxel, que es de cinco adiez veces mayor que la resolución de todas las imágenes disponibles anteriormente.
Con este método, los investigadores ahora han reevaluado imágenes de 17 regiones sombreadas de la región del polo sur lunar que miden entre 0,18 y 54 kilómetros cuadrados de tamaño. En las imágenes resultantes, se pueden ver pequeñas estructuras geológicas de solo unos pocos metros de diámetro.discernido mucho más claramente que antes. Estas estructuras incluyen rocas o cráteres muy pequeños, que se pueden encontrar en todas partes de la superficie lunar. Dado que la Luna no tiene atmósfera, meteoritos muy pequeños caen repetidamente sobre su superficie y crean tales mini-cráteres.
"Con la ayuda de las nuevas imágenes de HORUS, ahora es posible comprender la geología de las regiones con sombras lunares mucho mejor que antes", explica Moseley. Por ejemplo, el número y la forma de los pequeños cráteres proporcionan información sobre la edad ycomposición de la superficie. También facilita la identificación de posibles obstáculos y peligros para los rovers o astronautas. En uno de los cráteres estudiados, ubicado en la meseta de Leibnitz, los investigadores descubrieron un minicráter sorprendentemente brillante.indican que este cráter es relativamente joven ", dice Bickel. Debido a que una cicatriz tan reciente proporciona una visión sin obstáculos de las capas más profundas, este sitio podría ser un objetivo interesante para futuras misiones, sugieren los investigadores.
Las nuevas imágenes no proporcionan evidencia de agua congelada en la superficie, como manchas brillantes. "Algunas de las regiones que hemos apuntado pueden ser un poco demasiado cálidas", especula Bickel. Es probable que el agua lunar no exista comoun depósito claramente visible en la superficie; en cambio, podría estar entremezclado con el regolito y el polvo, o puede estar oculto bajo tierra.
Para abordar esta y otras preguntas, el siguiente paso de los investigadores es usar HORUS para estudiar tantas regiones sombreadas como sea posible ". En la publicación actual, queríamos mostrar lo que nuestro algoritmo puede hacer. Ahora queremos aplicarlo comolo más completo posible ", dice Bickel.
Este trabajo ha sido habilitado por el Frontier Development Lab FDL.ai. FDL es un acuerdo de cooperación entre la NASA, el Instituto SETI y Trillium Technologies Inc, en asociación con la Agencia Espacial de Luxemburgo y Google Cloud.
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Materiales proporcionado por Instituto Max Planck para la Investigación del Sistema Solar . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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