Las y los científicos predicen que hay una gran cantidad de recursos hídricos disponibles para su utilización en la región de latitud alta de la Luna, tras descubrir la presencia de agua superficial en la Luna.
En ese sentido, creían que la implantación del viento solar, la desgasificación volcánica y los impactos de asteroides o cometas podían ser fuentes importantes de agua superficial en la Luna.
El equipo de investigación, dirigido conjuntamente por científicos del Centro Nacional de Ciencias Espaciales (NSSC) y del Instituto de Geología y Geofísica (IGG), publicó los nuevos hallazgos en Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).
Agua estructural
Lin Yangting, investigador del IGG que dirigió el estudio, explicó que el agua a la que se refieren no es agua en el sentido habitual, sino el agua estructural que se encuentra en los granos del suelo.
“Dado que el hidrógeno es uno de los principales componentes del agua, la concentración de hidrógeno suele utilizarse para expresar el contenido de agua”, señaló.
El equipo de investigación seleccionó 17 granos de suelo lunar, incluidos olivino, piroxeno, plagioclasa y vidrio, de muestras de Chang’e 5 y llevó a cabo análisis experimentales del contenido de hidrógeno e isótopos utilizando una técnica de perfilado de nuevo desarrollo en un espectrómetro de masas de iones secundarios a nanoescala.
Los científicos descubrieron que el contenido medio de agua en la zona superior de 0.1 micras de los granos lunares es de 0.7% en peso, bastante alto para tratarse de minerales no acuosos.
A continuación, demostraron mediante las proporciones de deuterio-hidrógeno que el agua de la superficie lunar procedía 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 señaló Tian Hengci, coautor del artículo y profesor asociado del IGG.
El estudio
Basándose en el análisis de los experimentos de calentamiento, el equipo de investigación realizó las simulaciones sobre la conservación del hidrógeno en los suelos lunares a diferentes temperaturas y 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 utilizar las muestras devueltas para estudiar la posible influencia de la latitud en el contenido de agua de la superficie lunar, ya que las muestras lunares 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 mil 731 gramos de muestras lunares a finales de 2020. La sonda alunizó a 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 mil 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, coprimer autor del artículo del NSSC.
Modelo de equilibrio dinámico
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 8.5% 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 2% en peso.