NASA/MoonTech/USGS/LRO

De ce e importantă apa de pe Lună pentru NASA?17 min read

De Ionuț Preda 27.10.2020

Capacitatea Lunii de a susține apă chiar și în zonele luminate de Soare ar putea schimba viitorul explorării spațiale.

Într-o conferință de presă organizată pe 26 octombrie, NASA a dezvăluit că a găsit dovezi privind existența apei în zonele luminate de Soare ale Lunii, precum și posibilitatea ca apele înghețate din regiunile polare să fie mai abundente decât se bănuia pe baza observațiilor din trecut. Confirmarea integrală poate veni doar în urma unei misiuni cu echipaj, adică nu mai devreme de 2024.

Pe baza noilor informații, agenția e destul de sigură că satelitul își poate menține o parte din apă, înghețată sau sub formă de molecule, dar și că moleculele de apă sunt create constant pe suprafața acesteia. Iată de ce sunt importante aceste descoperiri și cum ar putea ele influența viitoarele misiuni pe Lună.

Știam deja de existența apei, dar nu la acest nivel

Nu e prima dată când cercetătorii găsesc urme ale apei pe satelitul natural al Pământului. Primele astfel molecule de apă au fost descoperite în 2009,„It’s Official: Water Found on the Moon”, space.com în urma unor date corelate din misiunile sondelor Cassini, Deep Impact și Chandrayaan-1. Cercetările de atunci au schimbat părerea că nu există apă pe Lună, care data de la misiunile Apollo, când mostrele de rocă prelevate nu prezentau urme ale acestei molecule. Nouă ani mai târziu, alte observații„Water Ice Confirmed on the Surface of the Moon for the 1st Time!”, space.com au confirmat prezența apei în forme înghețate în zonele polare ale Lunii, cu preponderență la Polul Sud.

Atunci când au fost observate molecule în restul zonelor Lunii, cercetătorii nu au putut face distincția între cele de apă și cele de hidroxil.Grup de molecule formate din câte un atom de hidrogen și oxigen, cu simbolul chimic OH Mai ales că temperaturile atinse într-o zi lunară – de până la 120°C – sunt suficient de ridicate pentru a evapora orice formă de apă lichidă. În mod normal, vaporii de apă ar trebui să scape apoi din atmosfera subțire a Lunii. Se credea că excepția este gheața din regiunile polare, menținută de așa-numitele „capcane reci” – zone permanent umbrite, în general din cauza craterelor sau a diverselor forme de la relief. La poli, acestea pot ajunge la temperaturi mai scăzute de -200°C.

Apa nu se află doar la poli

Noile observații vin cu dovezi puternice privind existența moleculelor de apă în cel puțin un crater, dar se vorbește și de prezența apei și în capcane reci de pe suprafața satelitului care nu sunt situate la poli.

Anunțul făcut de NASA se bazează pe două studii publicate pe 26 octombrie în Nature Astronomy. Primul dintre ele,„Molecular water detected on the sunlit Moon by SOFIA”, nature.comcondus de cercetătoarea Casey Honniball de la Goddard Space Center, a studiat două regiuni ale satelitului cu ajutorul unei camere cu infraroșu, care poate observa emisii spectrale la diverse frecvențe. Măsurătorile aparatului sunt suficient de fine pentru a deosebi moleculele de apă de cele de hidroxil.

Camera, numită FORCAST, este montată pe observatorul zburător al agenției americane, SOFIA (Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy) – un Boeing 747 modificat care zboară la altitudini de peste 13.000 de metri,„NASA’s SOFIA Discovers Water on Sunlit Surface of Moon”, nasa.gov păstrându-se deasupra a 99% din vaporii de apă din atmosfera Pământului pentru a oferi măsurători cât mai clare în infraroșu. În general, avionul este utilizat pentru a face observații în spațiul îndepărtat, însă acum a fost folosit pentru prima dată în cercetarea lunară.

În ambele regiuni cercetate – prima situată în apropierea unuia dintre cele mai mari cratere de pe Lună, Clavius, iar cealaltă aflată în Marea Serenitatis – au fost identificate molecule de apă. Zona de lângă crater dispune de concentrații semnificativ mai mari, însă, per total, cantitățile sunt foarte mici – o cantitate similară unei sticle de 0,33 litri de apă pe metru cub de sol lunar, conform NASA. În comparație, în deșertul Sahara se găsesc cantități de 100 de ori mai mari.

Al doilea studiu,„Micro cold traps on the Moon”, nature.com efectuat pe baza unor observații ale sondei Lunar Reconnaisance Orbiter a agenției americane, a cercetat distribuția pe suprafața Lunii a capcanelor reci care ar putea conține apă permanent, precum și mărimea lor. Autorii au găsit o varietate destul de mare a acestui tip de zone, de la unele cu diametru de 1 km la „micro-capcane”, care pot avea doar un centimetru. O parte din acestea au temperaturi mai mici de 110 K (cca. -163°C), mai reci decât punctul în care moleculele de apă trec prin procesul de sublimare.Este procesul prin care un corp solid trece direct la stadiu gazos, fără a deveni lichid. Are loc pe Lună din cauza presiunii atmosferice extrem de scăzute, care nu permite stabilizarea apei lichide și duce la vaporizarea directă a blocurilor de gheață În total, cercetătorii estimează că mai bine de 40.000 de km2 de suprafață lunară ar putea găzdui apă înghețată.

Telescopul SOFIA testat de la sol în martie 2008 în Palmdale, California. Tom Tschida/NASA

Sunt mai multe teorii legate de originea apei

Combinat cu precedentele observații care au indicat posibilitatea prezenței moleculelor și în afara polilor, cercetătorii NASA sunt încrezători că noile studii arată o distribuție mult mai întinsă a apei pe suprafața lunară decât se credea anterior. Dar asta ridică întrebări despre modul în care au fost formate moleculele și cum sunt păstrate în atmosfera lunară.

În privința originii, există mai multe teorii.„Water on the Moon Isn’t Just at the Poles”, skyandtelescope.org Una ar fi că micrometeoriții care se lovesc de suprafața Lunii aduc cu ei molecule de apă, pe care le depozitează în sol în urma impactului. O altă posibilitate, mai complexă, susține că vânturile solare aduc hidrogen pe suprafața planetei, care reacționează cu oxigenul din mineralele găsite în solul lunar pentru a crea molecule de hidroxil; apoi, radiația emisă de impactul micrometeoriților le-ar putea transforma în molecule de apă.

Cât despre modul în care acestea se acumulează și sunt stocate în afara capcanelor de gheață, precum în craterul Clavius, ar putea fi din nou „vina” micrometeoriților: căldura generată de impact formează structuri mici în sol, similare unor mărgele, care ar putea captura moleculele de apă. În același timp, moleculele de apă se pot strecura în solul lunar, care ar juca rol de apărătoare în fața căldurii solare.

Ramificațiile pot schimba cursul explorării spațiale

Prezența unor surse de apă răspândite pe Lună ar putea fi o veste excelentă pentru eforturile de a retrimite misiuni cu echipaj pe satelit. Misiunea Artemis, prin care NASA plănuiește să readucă astronauți pe Lună până în 2024, s-a concentrat până acum pe regiunea polară sudică, singura în care au fost observate cantități mai ridicate de apă înghețată.

Prezența apei în zonele luminate ar putea schimba planul, iar directorul Jim Bridenstine nu a exclus posibilitatea de a schimba locul aselenizării,„Bridenstine hints Artemis 3 could land near Apollo site”, spacenews.com chiar dacă Polul Sud este în continuare principala țintă pentru misiunea Artemis 3. În același timp, descoperirea micro-capcanelor sugerează că apa este prezentă în cantități mai mari decât se știa anterior și în zonele polilor, creând perspective și mai ambițioase pentru misiunile care vor viza aceste regiuni.

Mergând în viitorul speculativ, exploatarea unor astfel de surse de apă ar putea fi decisivă în crearea unor stații de cercetare și posibile colonii, dar și în explorarea mai detaliată a spațiului/ Apa ar putea fi folosită la crearea combustibilului de rachetă pe Lună,„Here’s how we could mine the moon for rocket fuel”, technologyreview.com iar satelitul Pâmntului ar putea deveni un punct de aprovizionare pentru misiuni către alte planete sau sateliți.

Mai avem mult, însă, până acolo. Cantitatea scăzută de apă pe metru cub înregistrată în crater ar putea însemna că zonele luminate ar putea fi mult prea ineficient de exploatat. „Lunar water discovery may have limited effect on NASA exploration plans”, spacenews.com Studiul legat de micro-capcane susține că majoritatea depozitelor de gheață cu diametru mai mare de 1 km – care ar fi mult mai ușor de exploatat – se află, totuși, în jurul zonei polare de sud. În plus, dacă apa din afara capcanelor reci este stocată în structurile similare mărgelelor, ar fi nevoie de mai multă energie pentru colectare.

În schimb, un efect mai rapid al descoperirilor ar putea fi legat de SOFIA. Observatorul aerian este extrem de scump de întreținut, costând în jur de $82 de milioane de dolari anual – a doua cea mai ridicată factură din repertoriul de instrumente NASA, după cea a telescopului Hubble. La începutul anului, agenția spațială chiar a propus terminarea proiectului,„NASA’s SOFIA airborne observatory faces termination again”, spacenews.com argumentând că rezultatele științifice nu au fost pe măsura investiției. Propunerea a fost respinsă de Camera Reprezentanților, care a aprobat în iulie un buget pentru 2021 ce include și finanțare pentru SOFIA. Senatul, care are rol de cameră decizională, nu a făcut încă o propunerea de buget.

Proiectul va fi, cel mai probabil, finanțat în continuare, mai ales că echipa lui Honniball va efectua observații noi în martie 2021 și plănuiește să folosească aparatul pentru cel puțin 72 de ore de observații lunare. Rezultatul acestora ar putea schimba drastic modul în care agențiile spațiale abordează viitoarele misiuni către Lună.

CITEȘTE ȘI: Cursa spațială în 2020 (I): Când revenim pe Lună?



Text de

Ionuț Preda

Redactor cu câțiva ani de experiență în presa centrală. Este curios despre aplicarea tehnologiilor SF în lumea reală și evoluția ideilor de-a lungul istoriei.

ȘTIINȚĂ|OVERVIEW

Cinci contribuții-cheie ale Observatorului Arecibo

De Ionuț Preda 02/12/2020
Prăbușirea observatorului Arecibo încheie mai bine de jumătate de secol de contribuții inestimabile la înțelegerea spațiului cosmic.
TEHNOLOGIE|TIPPING POINT

Ce se întâmplă cu Bitcoin? „Aurul digital” s-a apropiat de maximul istoric, apoi a scăzut

De Andrada Fiscutean 26/11/2020
Monedele virtuale s-au scumpit puternic în pandemie, iar Bitcoin e comandant de pluton. Ce urmează să se întâmple?
ȘTIINȚĂ|SCIENCE OF FOOD

Alimentația oferă indicii despre economie, politică și cultură

De Adriana Moscu 24/11/2020
Obiceiurile alimentare sunt oglinda societății. Monica Stroe, lector în antropologie în cadrul Departamentului de Sociologie al SNSPA, decodifică legătura sinuoasă dintre oameni și alimentele pe care le consumă . 
ȘTIINȚĂ|SCIENCE REPORT

Coronavirus Science Report #48: Moderna anunță al doilea vaccin eficient, Pfizer aplică pentru autorizare

De Mihai Ghiduc 21/11/2020
Avem două vaccinuri cu eficiență de peste 90%, dintre care unul ar putea fi aprobat rapid. Remdesivirul nu e recomandat de OMS, testele rapide sunt mai eficiente în prima săptămână, iar imunitatea poate ține pe o perioadă mai lungă de șase luni.