Ciertas partículas generadas por el impacto de meteoroides en la Luna pueden absorber agua. NASA, CC BY-SA
La Luna se antoja un lugar inhóspito y extraordinariamente seco, pero en el marco de nuestro regreso al satélite las diversas agencias espaciales intensifican la búsqueda de agua en su superficie.
En ese contexto, el análisis de las muestras recogidas en el Oceanus Procellarum por la misión Chang’e-5 de la Agencia Espacial China estima que la superficie lunar puede albergar entre 30 y 30 000 millones de toneladas del líquido elemento. Tal hallazgo no solo podría ser utilizado como fuente de energía sino también para abastecer de agua a futuras bases lunares sin necesidad de cargarla desde la Tierra en costosas misiones de abastecimiento.
Algo que parecía imposible
Todos los cuerpos del Sistema Solar de más de 1 000 km de diámetro se definen como cuerpos planetarios. No todos poseen atmósfera, como ocurre en la Luna, y su ausencia los expone al embate de asteroides, cometas y sus fragmentos que, progresivamente y a lo largo de los últimos 4 500 millones de años, han ido excavado cráteres en sus superficies. Esos proyectiles los martillean constantemente y el proceso es muy violento dado que impactan a hipervelocidad.
Las energías resultantes pueden vaporizar al propio proyectil y parte de las rocas superficiales, excavando cráteres y creando plumas de impacto por unos breves instantes, en los que los materiales alcanzarán incluso temperaturas en que pasan a fase vapor. En ese proceso también quedan implantados materiales exógenos dado que se crean un tipo de rocas llamadas brechas de impacto: los materiales del cuerpo y del proyectil se mezclan y compactan a alta presión.
El panorama no parece demasiado halagüeño para la supervivencia de sustancias volátiles, es decir, aquellas capaces de fundirse a relativamente bajas temperaturas. De hecho, la presencia de agua en la superficie lunar en cantidades significativas constituía una gran incógnita. Hasta ahora.
Mosaico de una sección delgada de la brecha regolítica lunar NWA 2700 obtenida por el autor en donde se aprecian sobre una rejilla milimétrica los minerales que conforman el suelo lunar, apelmazados en este tipo de roca fruto de sucesivos impactos.
J. M. Trigo-Rodríguez (CSIC-IEEC)
El hallazgo de la misión china Chang’e-5
Conociendo todo lo anterior podríamos pensar que las superficies de los cuerpos planetarios que no poseen atmósfera, como Mercurio, la Luna o el asteroide Vesta , deberían carecer de agua, pero andaríamos errados. Así lo corrobora un nuevo estudio de la Academia de Ciencias China que, basándose en las muestras de regolito retornadas por la misión china Chang’e-5, acaba de demostrar que determinadas esférulas de vídrio, que se producen tras esos impactos con meteoroides, son particularmente capaces de absorber cantidades muy significativas de agua.
De hecho, las superficies de esas esférulas están continuamente bañadas por hidrógeno y otros elementos químicos que conforman el viento solar, una especie de aliento que desprende de manera continua nuestra estrella y que se expande a su alrededor, bañando a los cuerpos planetarios que lo rodean.
Los elementos químicos que llegan con el viento solar interaccionan con las esférulas vítreas y, en su superficie, se forma agua que queda retenida a través de un proceso de difusión en su estructura mineral.
De hecho, los cristales de silicatos están particularmente expuestos a la alteración acuosa, un proceso que los degrada y que también se antoja importante en esos entornos expuestos al procesado espacial (space weathering).
Millones de toneladas de agua en la Luna
En total, teniendo en cuenta que esas esférulas producidas por impacto se extienden en el regolito a lo largo de toda la superficie lunar, supone una cantidad de agua almacenada nada despreciable. De hecho, se estima que en total pueda oscilar entre 30 y 30 000 millones de toneladas, dependiendo del número y la capacidad de almacenaje que posean, algo que parece estar sujeto a variaciones en su composición.
Región lunar alrededor del cráter Janssen mostrando el nivel de craterización de la superficie, así como el esquivo Mare Australe en el límite inferior. Imagen obtenida por el autor desde el Observatorio del Montseny (B06)
J.M. Trigo-Rodríguez (CSIC-IEEC)
Por si fuese poco, los materiales condríticos hidratados que alcanzan nuestro satélite natural quedan también implantados en el regolito que forma su superficie.. De hecho, los grupos de condritas carbonáceas hidratadas han dejado implantados sus componentes en la superficie lunar a lo largo de los eones, enriqueciendo en el regolito lunar y en las llamadas brechas de impacto. Esos proyectiles que llegan continuamente contienen minerales hidratados: filosilicatos, óxidos y carbonatos que son fruto de la alteración acuosa de asteroides que quedaron empapados en agua en los primeros tiempos, decenas de millones de años antes de que acabara de formarse la Tierra.
Misiones en busca de agua y otros recursos
No nos debe extrañar que misiones recientes hayan hecho uso de instrumentación puntera para identificar las regiones de la Luna ricas en agua. Ese es el caso del instrumento ruso Lunar Exploration Neutron Detector (LEND) que fue diseñado para la misión interplanetaria Lunar Reconnaissance Orbiter 2009 (LRO) con la que la NASA exploró en detalle las futuras zonas de alunizaje en el polo sur lunar.
La base de ese ingenioso instrumento es que los neutrones rebotan de átomo a átomo como bolas de billar, perdiendo energía en cada colisión. Algunos de estos neutrones escapan al espacio, donde LEND los detecta.
Sin embargo, aquellas zonas del regolito lunar que poseen hidrógeno reducen el número de neutrones que escapan. De ese modo, para poder mapear los posibles depósitos de hielo, los científicos emplean ese tipo de detectores de neutrones.
Los resultados obtenidos por las sondas empleadas hasta la fecha apuntan a la existencia de depósitos de agua helada en aquellos cráteres y regiones permanentemente apantalladas de la luz solar.
La región que rodea al cráter Cabeus en el polo sur lunar posee zonas con un contenido significativo de agua que fueron analizadas por el Lunar Reconnaissance Orbiter. No debe extrañarnos que sean objetivo de las futuras misiones Artemisa.
LRO / NASA
Podemos hacernos una idea de la relevancia de encontrar reservas de agua en la Luna pero también de las dificultades intrínsecas detrás de su extracción y utilización. Precisamente desde el CSIC trabajamos en esas técnicas de reutilización de recursos in situ, conocidas como ISRU.
Comprender en todo lujo de detalles la naturaleza y propiedades de los materiales que conforman la superficie lunar es clave para superar las dificultades tecnológicas que implica poder utilizarlos para abordar nuevos retos. Por ello propusimos el empleo de un rover en el marco de las misiones Artemisa para emprender un programa de búsqueda de recursos de utilización inmediata.
De hecho, el desarrollo de técnicas ISRU será el primer paso a emprender en las futuras misiones tripuladas de retorno de muestras si se desea bajar sus costes, incrementando la viabilidad de usar la Luna como puerta de salida a otros mundos. De hecho, eso es lo que planea la llamada Lunar Gateway, actualmente en construcción.
En este panorama que, hoy por hoy, se antoja futurista, el liquido elemento resultará fundamental para generar energía o incluso, si conseguimos desarrollar sistemas de purificación adecuados, podrían ser de uso común para los astronautas o para terraformizar entornos próximos a las futuras bases lunares.
Josep M. Trigo Rodríguez recibe fondos del proyecto del Plan Nacional de Astronomía y Astrofísica PID2021-128062NB-I00 financiado por el MICINN y la Agencia Estatal de Investigación
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