O lungă perioadă de timp Luna a fost considerată ca fiind uscată, analiza probelor lunare obţinute în urma misiunilor Apollo indicând doar prezenţa unor urme de apă. Se credea că aceste urme au fost consecinţa contaminării de pe Pământ.

Cu toate acestea, analiza ulterioară a probelor lunare din ultimele două decenii, efectuate datorită unor misiuni ale sondelor spațiale și prin modelarea teoretică a condiţiilor de pe Lună, au dovedit că această evaluare inițială este greșită.

De atunci, “apa” a fost detectată în interiorul mineralelor din rocile lunare. De asemenea, s-a descoperit gheață amestecată cu particule de praf lunar în regiuni reci, umbrite permanent, aflate lângă polii lunari.

Oamenii de știință nu au fost siguri cât de mult din această apă este prezentă sub formă de “apă moleculară” (H2O), adică alcătuită din două părți de hidrogen și o parte de oxigen.

Recent, două noi studii, publicate în Nature Astronomy, oferă un răspuns şi o indicaţie despre cum și unde am putea să extragem această apă.

Tot mai multă apă

Termenul de apă nu este folosit doar pentru apa moleculară, ci și în cazul detectării hidrogenului (H) și a hidroxilului (OH).

Deși H și OH ar putea fi combinaţi de astronauți pentru a obține apă moleculară la suprafața lunară, este important să știm în ce formă acești compuși sunt prezenți inițial. Astfel putem estima stabilitatea și locația acestora în condițiile de sub suprafața lunară și efortul necesar pentru a-i extrage.

Apa moleculară, dacă este prezentă sub formă de gheață, ar fi mai ușor de extras decât hidroxilul blocat în roci.

Prezența apei pe Lună este interesantă din punct de vedere științific, deoarece distribuția și forma acesteia pot ajuta la abordarea unor întrebări profunde.

De exemplu, cum au ajuns apa și alte substanțe volatile în sistemul solar interior? S-au format acolo sau au fost aduse de asteroizi sau meteoriți?

Urma omului pe Lună

Urma omului pe Lună. Credit: NASA

Înțelegerea cantității de apă prezentă pe Lună și a locației sale este, de asemenea, incredibil de util pentru planificarea misiunilor cu echipaj uman pe Lună și nu numai.

Apa reprezintă o resursă cheie care este utilizată în scopul susținerii vieții, dar care poate fi, de asemenea, descompusă în elementele sale constitutive pentru a fi destinate altor utilizări.

Oxigenul poate fi utilizat ca sursă de aer sau în reacții chimice simple la suprafața lunară pentru a extrage alte resurse utile din regolit.

Apa ar putea fi folosită și ca combustibil pentru rachete sub formă de hidrogen lichid și oxigen lichid.

Aceasta înseamnă că Lună are un mare potențial de a deveni o bază de realimentare pentru misiunile spațiale în Sistemul Solar sau chiar mai departe.

Pământul văzut de pe Lună

Pământul văzut de pe Lună. Credit: NASA

Gravitatea sa mai mică și lipsa atmosferei înseamnă mai puțin combustibil necesar pentru lansarea de acolo a navelor spaţiale. Așadar, atunci când agențiile spațiale vorbesc despre utilizarea în situ a resurselor de pe Lună, trebuie să ştim că apa se află în centrul planurilor lor, ceea ce face ca noile cercetări să fie extrem de interesante.

Noile cercetări

Instrumentele de la bordul diferitelor sonde spațiale au măsurat anterior “spectrele de reflexie” de pe Lună. Acestea detectează radiaţia electromagnetică care vine de la o suprafață pentru a măsura câtă energie reflectă la o anumită lungime de undă. Acest lucru diferă în funcție de compoziţia solului lunar.

Deoarece are apă, suprafața Lunii absoarbe lungimile de undă de 3 μm (0,000003 metri). Cu toate acestea, absorbțiile la această lungime de undă nu pot distinge între apa moleculară și compușii hidroxilului.

Folosind telescopul SOFIA (Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy) al NASA, care s-a aflat la o altitudine de aproximativ 12 km deasupra Pământului, cercetătorii au observat regiuni luminate de soare la suprafeței Lunii în lungimi de undă de 5-8 μm.

H2O are ca rezultat un vârf caracteristic în spectru la 6 μm și comparând o zonă aproape ecuatorială, despre care se crede că practic nu are apă, cu o zonă din apropierea polului sud, cercetătorii au anunţat primele observații ale apei moleculare în condiții ambientale la suprafața lunară, cu o abundență de 100-400 de părți pe milion.

Această valoare este cu mai multe ordine de mărime prea mare pentru ca majoritatea apei să fie absorbită pe suprafețele granulelor de regolit.

În schimb, autorii sugerează că apa pe care au observat-o trebuie să fie reţinută în sticla formată din micii meteoriți care au lovit și au topit granulele de regolit deja hidratate. Alternativ, apa ar putea fi prezentă în golurile de la frontiera granulelor, ceea ce ar ușura extragerea ei.

Unde anume se află exact această apă este de mare interes pentru viitorii exploratori, deoarece condiţionează procesele și energia necesare pentru extragerea acesteia.

Din fericire, o altă cercetare a folosit noi modele teoretice, bazate pe date de temperatură și imagini cu rezoluție mai mare de la Lunar Reconnaissance Orbiter, pentru a rafina predicțiile privind locul unde ar putea exista condițiile potrivite pentru ca apa moleculară să fie prinsă sub formă de gheață.

Cercetările anterioare au arătat deja că există astfel de “capcane” reci care se întind pe kilometri distanţă în zonele umbrite permanent aflate lângă poli, acolo unde poate fi prezentă gheața. Din păcate, dovezile provenite de la sondele spațiale au fost neconcludente în ceea ce privește prezenţa apei moleculare sau a hidroxilului.

În noul studiu cercetătorii au constatat că există și numeroase capcane reci de mici dimensiuni, de ordinul centimetrilor sau decimetrilor, în care condițiile permit acumularea apei sub formă de gheaţă. De fapt, astfel de capcane ar trebui să fie de sute până la de mii de ori mai numeroase decât capcanele reci mai mari.

Cercetătorii au calculat că 0,1% din suprafața lunară totală este suficient de rece pentru a reţine apa ca gheață și că majoritatea acestor capcane de gheață se află la latitudini mari (> 80°) aproape de polul lunar sudic, ceea ce restrânge alegerea viitoarelor locuri de aterizare cu cea mai mare șansă de a găsi apă sub formă de gheață.

Este important să ne dăm seama că cele două studii au investigat zone aflate la latitudini diferite (55°-75° S versus > 80° S) și, prin urmare, nu pot fi comparate direct.

Cu toate acestea, aceste ultime descoperiri permit o înţelegere mai bună a condiţiilor de pe Lună din perspectiva prezenţei apei şi vor stimula, fără îndoială, planurile de întoarcere pe Lună.

Instrumente precum PROSPECT (Package for Resource Observation and in-Situ Prospecting for Exploration, Commercial exploitation and Transportation) al Agenției Spațiale Europene vor putea face măsurători pe Lună pentru a adeveri in situ aceste perspective.

Traducere şi adaptare după Water on the Moon: research unveils its type and abundance – boosting exploration plans