Crédito:Universidad de Hawái en Manoa
Por primera vez, un estudio interdisciplinario ha demostrado que la química, físico, y evidencia material de formación de agua en la luna. Dos equipos de la Universidad de Hawaiʻi en Mānoa colaboraron en el proyecto:químicos físicos en el Departamento de Química de UH Mānoa W.M. Laboratorio de Investigación Keck en Astroquímica y científicos planetarios en el Instituto Hawai'i de Geofísica y Planetología (HIGP).
Aunque los descubrimientos recientes de naves espaciales en órbita como el Lunar Prospector y el satélite de observación y detección del cráter lunar sugieren la existencia de hielo de agua en los polos de la luna, el origen de esta agua sigue siendo incierto. El agua lunar representa uno de los requisitos clave para la colonización permanente de la luna como materia prima para la generación de combustible y energía (hidrógeno, oxígeno) y también como "agua potable".
La investigación revolucionaria se describe en "Desenredar la formación y liberación de agua en el regolito lunar, "escrito por el becario postdoctoral de UH Manoa Cheng Zhu y sus colegas en el procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias .
El profesor de química Ralf I.Kaiser y Jeffrey Gillis-Davis de HIGP diseñaron los experimentos para probar la sinergia entre los protones de hidrógeno del viento solar, minerales lunares, e impactos de micrometeoritos. Zhu irradió muestras de olivino, un mineral seco que sirve como sustituto del material lunar, con iones de deuterio como sustituto de los protones del viento solar.
El agua y sus precursores se almacenaron en silicatos lunares y se liberaron a la fase gaseosa por el impacto de un (micro) meteorito. Crédito:Moléculas y datos cortesía de Cheng Zhu y Ralf I. Kaiser; imagen de fondo cortesía de NASA / Goddard / Conceptual Image Lab.
Los experimentos sólo irradiados con deuterio no revelaron ningún rastro de formación de agua, incluso después de aumentar la temperatura a temperaturas diurnas de latitudes medias lunares, ", Explicó Zhu." Pero cuando calentamos la muestra, detectamos deuterio molecular, lo que sugiere que el deuterio, o el hidrógeno, implantado por el viento solar puede almacenarse en la roca lunar ".
Kaiser agregado, "Por lo tanto, otra fuente de alta energía podría ser necesaria para desencadenar la formación de agua dentro de los minerales de la luna seguida de su liberación como un gas que puede detectarse ".
El segundo conjunto de experimentos de irradiación de deuterio fue seguido por calentamiento con láser para simular los efectos térmicos de los impactos de los micrometeoritos. Se observó una explosión de iones con relaciones de masa a carga que coincidían con las del agua pesada ionizada individualmente en la fase gaseosa durante los pulsos de láser. "Se siguió produciendo agua durante los pulsos láser después de que se aumentó la temperatura, sugiriendo que el olivino estaba almacenando precursores de agua pesada que fueron liberados por calentamiento con láser, "dijo Zhu.
Para visualizar estos procesos e interpretar el impacto más amplio en la luna y otros cuerpos, Hope Ishii y John Bradley de HIGP utilizaron microscopía electrónica de barrido por haz de iones enfocada y microscopía electrónica de transmisión en el Centro de Microscopía Electrónica Avanzada. Observaron hoyos superficiales de tamaño submicrométrico, algunos parcialmente cubiertos por tapas, sugiriendo que el vapor de agua se acumula debajo de la superficie en vesículas hasta que estallan, liberando agua de los silicatos lunares tras el impacto de un micrometeorito.
"En general, este estudio avanza nuestra comprensión sobre el origen del agua detectada en la luna y otros cuerpos sin aire en nuestro sistema solar como Mercurio y asteroides y proporciona, por primera vez, un mecanismo de formación de agua científicamente sólido y probado, "Concluyó Jeffrey Gillis-Davis de HIGP.
