Hace pocos días, numerosos medios de comunicación llevaban a sus portadas el descubrimiento de agua molecular (H2O) en la superficie de la Luna. Esta noticia puede chocar con la imagen inhóspita y árida que solemos tener de nuestro satélite en donde la ausencia de agua se explica por el propio proceso de formación de la Luna: el impacto con la Tierra hace 4500 millones de años de un cuerpo del tamaño de Marte. Los restos desprendidos de dicho impacto dieron lugar a la Luna y el calor generado durante todo el proceso destruyó cualquier vestigio de agua que pudiera existir. Esto, unido a la ausencia de atmósfera, la baja gravedad y las extremas temperaturas diurnas (más de 200ºC), hace que cualquier aporte de agua que pudiera haber llegado del exterior desaparezca rápidamente. A diferencia de otros cuerpos como Marte, el agua no ha fluido por la superficie de la Luna en ningún momento de su historia.
No obstante, en los últimos años el tema del agua en la Luna (al igual que el del agua en Marte) es recurrente y, cada cierto tiempo, los medios de comunicación nos hablan de un nuevo descubrimiento. En el caso de la Luna podemos distinguir hasta tres "tipos" distintos de agua:
- Presencia de agua en las rocas lunares. Esto es conocido desde los años 70 del pasado siglo tras el análisis de las muestras lunares que trajeron a la Tierra los astronautas del proyecto Apolo o sondas como la soviética Luna24. No obstante, las cantidades de agua existentes en estas muestras son despreciables y no son ni mucho menos aprovechables. Eso sí, son suficientes para cuestionar algunos aspectos de la teoría del impacto que dio lugar a la Luna y que comentamos anteriormente.
- Presencia de agua en los cráteres de los polos de la Luna. La posible existencia de agua en forma de hielo en estas zonas de sombra perpetua ya fue propuesta en 1961. No obstante, no fue hasta 2009 cuando un
impactador liberado por la sonda «Lunar Crater Observation and Sensing
Satellite» (LCROSS) liberó una pequeña cantidad de agua al espacio
después de golpear una región en sombra del cráter Cabeus, cerca del polo
sur lunar. En 2018, un reanálisis de los datos tomados por la sonda india Chandrayaan-1 demostró la existencia de hielo de agua en varias regiones de sombra cerca de los polos lunares. No obstante, otros estudios demostraron que la cantidad de agua no era tan grande como se había pensado (probablemente debido a modificaciones del eje de rotación de la Luna a lo largo de su historia, modificaciones que habría causado que los rayos solares incidieran directamente sobre estas zonas ocasionando la evaporación del agua existente).
- Presencia de agua a diferentes latitudes de la superficie lunar. Los datos de Chandrayaan-1 ya indicaron la posible existencia de agua a diferentes latitudes. No obstante, la longitud de onda utilizada en dichas observaciones (3 micras) no era concluyente para distinguir entre agua molecular (H2O) e hidroxilo (OH). No ha sido hasta ahora cuando se ha confirmado de manera inequívoca la presencia de agua molecular. Lo que no se conoce de momento es si este agua se encuentra en forma de cristales o mezclada con el regolito.
La idea más aceptada sobre el origen del agua lunar es la del impacto de cometas y asteroides ricos en agua. Si el cráter originado tras el impacto presenta zonas que no reciben la luz del Sol, el agua en forma de hielo puede conservarse en las mismas durante miles de años. El hecho de que el eje de rotación de la Luna no sea exactamente perpendicular al plano de la eclíptica favorece la existencia de estas zonas de sombra no solamente en los polos sino también a diferentes latitudes. Otra hipótesis que también se maneja y que no sería excluyente con la anterior, se basa en la reaccion del hidrógeno del viento solar con el oxígeno de las rocas lunares.
¿Cómo se descubrió?
El agua fue detectada realizando observaciones de la Luna en el rango infrarrojo. La observación desde tierra en este rango de longitudes de onda es complicada ya que, por un lado, la mayor parte de la radiación infrarroja es absorbida por el vapor de agua y el dióxido de carbono de la atmósfera terrestre y, por otro lado, la propia atmósfera emite fuertemente a esas longitudes de onda pudiendo darse el caso de que el "ruido" producido por la radiación de la atmósfera sea mayor que la "señal" emitida por los objetos que se quieren observar. Es por esto por lo que los telescopios infrarrojos terrestres suelen ubicarse en la cima de montañas muy altas y en entornos muy secos.
No obstante, salvo unas pequeñas ventanas de observación, la atmósfera bloquea la mayor
parte de la radiación infrarroja que llega a la Tierra. Para poder
acceder a ella es necesario realizar las observaciones por encima de la
atmósfera, desde satélites... o incluso aviones.
SOFIA es un observatorio astronómico "volante" ya que se encuentra ubicado en el interior de un Boeing-747. A alturas de 12000-13000 metros, más del 99% de la atmósfera terrestre queda por debajo por lo que no supone un obstáculo para la realización de observaciones en el infrarrojo. SOFIA fue el observatorio que se utilizó en el reciente descubrimiento de agua en la Luna.
SOFIA (Stratosferic Observatory For Infrared Astronomy). El telescopio de 2.5 metros de diámtro se ubica en la compuerta que aparece abierta. (Fuente: Wikipedia).
¿Qué es lo que realmente se descubrió ?
Tal y como se describe en el trabajo publicado en Nature Astronomy, se ha detectado una línea en el espectro infrarrojo de la Luna que solmente puede ser producida por agua molecular. Ningún otro compuesto existente en la superficie lunar puede ser el causante de dicha línea. La línea nos da, asimismo, información sobre la cantidad de agua existente: cuanto más prominente es la línea, mayor cantidad de agua existe. Este estudio estima una proporción de 200 microgramos por gramo de suelo lunar en la zona cercana al Polo Sur lunar donde se relizaron las observaciones. Esto implicaría que para obtener un litro de agua habría que juntar cinco toneladas de suelo lunar.
¿Qué implicaciones tiene el hecho de que exista agua en la Luna?
La existencia de agua en la Luna tiene una enorme importancia para las futuras misiones tripuladas a la Luna como, por ejemplo, las programadas dentro del programa ARTEMIS o para la ubicación de una base permanente en suelo lunar. El agua podría utilizarse no solamente para beber sino como combustible para posibles viajes espaciales desde la Luna a otros planetas como Marte (el hidrógeno y el oxígeno son los elementos utilizados en los combustibles de los cohetes), para respirar o para transformar energía térmica en energía mecánica a través de máquinas de vapor.
El hecho de que se haya confirmado la existencia de depósitos de hielo de agua es muy interesante ya que la obtención de oxígeno e hidrógeno se puede realizar mediante un sencillo proceso de hidrólisis mientras que la obtención de dichos elementos a partir de grupos hidroxilos mezclados con el regolito lunar requiere de técnicas mucho más complejas.
¿Dónde se descubrió ?
El cráter Clavius es un enorme agujero de más de 200 kilómetros de diametro situado cerca del polo sur lunar. Constituye el segundo cráter más grande de la superficie visible de la Luna. Tal y como se puede apreciar en la fotografía que se muestra a continuación, la superficie del cráter se encuentra a su vez horadada por impactos posteriores.
¿Clavius? ¿Qué o quién es Clavius?
No es "qué" sino "quién". Christophorus Clavius (1538-1612) fue un sacerdote, matemático y astrónomo alemán conocido principalmente por sus aportaciones a la reforma del calendario (el paso del calendario juliano al calendario gregoriano), reforma que tuvo lugar a finales del siglo XVI.
No obstante, Clavius no es el único religioso católico cuyo nombre sirve como denominación de un accidente geográfico lunar. Hasta 35 cráteres lunares tienen nombres de jesuitas. Incluso el primer gran mapa lunar, en donde por primera vez se utilizaron nombres de científicos o personalidades prominentes para identificar las montañas o los cráteres, fue elaborado en el siglo XVII por un sacerdote jesuita (Giovanni Riccioli).
El significativo número de cráteres con nombres de jesuitas nos da idea del papel fundamental que la Compañía de Jesús jugó durante siglos en el desarrollo de la Astronomía. Jugó y sigue jugando ya que sigue habiendo astrónomos jesuitas, encargados de gestionar el Observatorio Vaticano y generar nuevos descubrimientos científicos en muy diversas disciplinas astronómicas que incluyen el estudio de meteoritos y asteroides, el nacimiento y evolución de las estrellas o las teorías sobre gravedad cuántica y su aplicación a la cosmología.
Una vez maś se demuestra que ciencia y fe pueden ir de la mano para acercarnos al conocimiento de la verdad.
Para saber más
- Una muy interesante historia del agua en la Luna se puede encontrar aquí.
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