Muestras de Chang'e-5 sugieren recursos hídricos explotables en la Luna

Al estudiar las muestras lunares recuperadas por la misión Chang'e-5, los científicos chinos encontraron que los granos del suelo de la latitud media de la Luna retienen más agua implantada por el viento solar de lo que se creía previamente.

Basándose en este hallazgo, los científicos pronostican que hay una gran cantidad de recursos hídricos disponibles para su utilización en la región de alta latitud del satélite terrestre.

Con anterioridad, los expertos habían descubierto la presencia de agua superficial en la Luna.

La implantación a causa del viento solar, la desgasificación volcánica y los impactos de asteroides y cometas resultan probablemente las fuentes más importantes de agua superficial en la Luna, de acuerdo con los científicos chinos.

El estudio de las muestras de suelo lunar recuperadas por la misión Chang'e-5 de China ha arrojado nueva luz sobre importantes cuestiones, incluyendo ¿cómo llega el agua y permanece en la Luna?, ¿cuánta agua hay en el suelo lunar? y ¿cómo se distribuye espacialmente el agua?

El equipo de investigación, liderado conjuntamente por científicos del Centro Nacional de Ciencias Espaciales (NSSC, por sus siglas en inglés) y el Instituto de Geología y Geofísica (IGG, por sus siglas en inglés), ambos de la Academia de Ciencias de China (ACCh), publicó los nuevos hallazgos esta semana en la última edición de la revista Proceedings de la Academia Nacional de Ciencias.

Lin Yangting, investigador del IGG que dirigió el estudio, explicó que el agua a la que se refieren no es agua en el sentido usual, sino agua estructural que se encuentra en los granos del suelo.

Dado que el hidrógeno es uno de los principales componentes del agua, su concentración se utiliza generalmente para expresar el contenido de agua.

El equipo de investigación seleccionó 17 granos de suelo lunar, incluyendo olivino, piroxeno, plagioclasa y vidrio, a partir de muestras de Chang'e-5 y llevó a cabo un análisis experimental del contenido de hidrógeno e isótopos utilizando una técnica de perfil de nuevo desarrollo en un espectrómetro de masas de iones secundarios a nanoescala.

Los científicos encontraron que el contenido promedio de agua en la zona superior de 0,1 micras de los granos lunares es de 0,7 por ciento en peso, bastante alto para los minerales no acuosos. Luego probaron a través de las relaciones deuterio-hidrógeno que el agua en la superficie lunar se deriva exclusivamente del viento solar.

"Los iones de hidrógeno emitidos por el Sol alcanzan una velocidad media de 450 kilómetros por segundo y golpean la superficie de los granos de suelo lunar como balas", explicó Tian Hengci, coautor principal del trabajo y profesor asociado del IGG.

El diagrama del modelo dibujado el 23 de noviembre de 2022 muestra la implantación, conservación y pérdida por difusión del hidrógeno del viento solar.

Basándose en el análisis de los experimentos de calentamiento, el equipo de investigación realizó simulaciones sobre la conservación del hidrógeno en los suelos lunares a diferentes temperaturas. Los resultados mostraron que el agua originada por el viento solar podía conservarse bien en las regiones de latitud media y alta de la superficie lunar.

Anteriormente, los científicos no podían estudiar la posible influencia de la latitud en el contenido de agua de la superficie lunar, dado que las muestras recogidas por las misiones Apolo de Estados Unidos y las misiones Luna de la Unión Soviética procedían todas de las zonas de baja latitud de la Luna.

La misión china Chang'e-5 recuperó con éxito 1.731 gramos de muestras lunares a finales de 2020. La sonda alunizó en los 43,06 grados de latitud norte de la Luna, por encima de las latitudes de los lugares de alunizaje de las misiones Apolo y Luna.

Además, la edad de cristalización del basalto en la zona de aterrizaje de Chang'e-5 es de unos 2.000 millones de años, mucho más joven que las zonas de muestreo de las misiones Apolo y Luna.

"Las muestras de Chang'e-5 nos brindaron la oportunidad de estudiar la evolución del viento solar y la implantación y migración del agua en la superficie lunar", declaró Xu Yuchen, coautor principal del artículo y miembro del NSSC.

El equipo de investigación construyó un modelo de equilibrio dinámico entre la implantación de hidrógeno por el viento solar y la pérdida de difusión por calentamiento, basándose en los resultados del análisis de las muestras de Chang'e-5 y los datos experimentales de las muestras de Apolo.

El modelo predijo que los granos lunares de la región de alta latitud contienen más agua liberada por el viento solar en sus bordes. La zona superior de 0,1 micras de los granos lunares podría contener hasta un 8,5 por ciento en peso de agua. Y si los suelos lunares se clasifican por tamaño de partícula, el contenido de agua en las partículas de menos de 2 micras podría alcanzar el dos por ciento en peso.

"Este descubrimiento resulta de gran importancia para la futura utilización de los recursos hídricos de la Luna. China planea construir una estación de investigación científica en la región polar sur de la Luna", afirmó Lin.

"Nuestra investigación demuestra que la región polar sur de la Luna puede tener más agua de lo que se creía. Y es relativamente fácil explotar y utilizar el agua contenida en el suelo lunar mediante la clasificación granulométrica y el calentamiento", concluyó.