Los secretos de las sombras permanentes de la luna están saliendo a la luz

En vísperas de esta nueva era de alunizajes, una serie de nuevos estudios de PSR han revelado que estas regiones sombreadas son aún más extrañas de lo que imaginaban los científicos. ¿Qué encontraremos acechando en las sombras?

“No sé lo que vamos a ver”, dijo Robinson, el científico principal de la misión robótica del próximo año. “Eso es lo más genial”.

Agua, agua, por todas partes

La especulación sobre los PSR se remonta a 1952, cuando el químico estadounidense Harold Urey planteó por primera vez la hipótesis de su existencia en la luna. “Cerca de sus polos puede haber depresiones en las que el sol nunca brilla”, escribió. Observó que, mientras que la Tierra orbita alrededor del sol con su eje de rotación inclinado 23,5 grados, la luna orbita con una inclinación de 1,5 grados. Esto significa que los rayos del sol golpean sus polos casi horizontalmente, y los bordes de los cráteres polares impedirán que la luz llegue directamente a sus profundidades. Sin embargo, Urey creía que cualquier hielo en estos lugares sin sol se habría “perdido rápidamente” debido a la falta de atmósfera de la luna.

El químico estadounidense Harold Urey ganó el Premio Nobel de Química en 1934 por descubrir el deuterio. También trabajó en el Proyecto Manhattan e hizo una investigación pionera sobre el origen de la vida, la paleoclimatología y el origen y las propiedades de la luna.Fotografía: Departamento de Energía de EE. UU.

Luego, en 1961, el geofísico Kenneth Watson del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley teorizó que el hielo podría persistir dentro de los PSR. Se sabía que las temperaturas nocturnas en la luna caían a menos 150 grados centígrados; Watson y dos colegas argumentaron que esto significaba que el hielo quedaría atrapado en los lugares más fríos, a pesar de la exposición al espacio. “Todavía debería haber cantidades detectables de hielo en las áreas permanentemente sombreadas de la luna”, escribieron.

Los científicos debatieron la posibilidad de que hubiera hielo en los PSR hasta principios de la década de 1990, cuando los instrumentos de radar detectaron señales de hielo en los polos de Mercurio, que también se pensaba que tenía cráteres ensombrecidos permanentemente. En 1994, usando un instrumento de radar en la nave espacial Clementine de la NASA, los científicos detectaron una señal mejorada sobre el polo sur de la luna que era consistente con la presencia de hielo de agua. La caza estaba en marcha.

En 1999, Jean-Luc Margot de la Universidad de Cornell y sus colegas identificaron PSR en la luna que podrían contener hielo. Usaron una antena de radar en el desierto de Mojave en California para hacer mapas topográficos de los polos lunares. “Simulamos la dirección de la luz solar y usamos nuestros mapas topográficos para identificar las regiones que estaban permanentemente sombreadas”, dijo Margot.

Localizaron solo un puñado de PSR, pero estudios posteriores han identificado miles. Los más grandes miden decenas de kilómetros de diámetro dentro de cráteres gigantes, como el cráter Shackleton en el polo sur lunar, que tiene el doble de profundidad que el Gran Cañón. Los más pequeños miden meros centímetros. En la Conferencia de Ciencia Lunar y Planetaria celebrada en Houston en marzo, Caitlin Ahrens, científica planetaria del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA, presentó una investigación que sugiere que algunos PSR pueden crecer y reducirse ligeramente a medida que fluctúan las temperaturas en la luna. “Estas son regiones frías muy dinámicas”, dijo Ahrens en una entrevista. “No están estancados”.

Patrick O’Brien y un colega identificaron recientemente regiones de doble sombra en la luna que son lo suficientemente frías como para mantener congelados los hielos exóticos.Cortesía de Patrick O’Brien

Una nueva investigación indica que algunos cráteres también contienen regiones de doble sombra, o “sombras dentro de las sombras”, dijo Patrick O’Brien, estudiante graduado de la Universidad de Arizona, quien presentó evidencia de la idea en Houston. Si bien los PSR no experimentan la luz solar directa, la mayoría recibe algo de luz reflejada que rebota en el borde del cráter, y esto puede derretir el hielo. Las regiones de doble sombra son cráteres secundarios dentro de los PSR que no reciben luz reflejada. “Las temperaturas pueden ser incluso más frías que las sombras permanentes”, dijo O’Brien; alcanzan tan bajo como menos 250 grados centígrados.

Secretos helados

Las regiones de doble sombra son lo suficientemente frías como para congelar hielos más exóticos, como el dióxido de carbono y el nitrógeno, en caso de que exista allí. Los científicos dicen que la composición química de estos y del hielo de agua dentro de los PSR podría revelar cómo llegó el agua a la luna y, lo que es más importante, a la Tierra y a los mundos rocosos en general. “El agua es esencial para la vida tal como la conocemos”, dijo Margaret Landis, científica planetaria de la Universidad de Colorado, Boulder. La pregunta es, dijo, “¿Cuándo y cómo se formaron las condiciones favorables para la vida en la Tierra?” Mientras que el pasado de la Tierra ha sido revuelto por procesos geológicos, la luna es un museo de la historia del sistema solar; se cree que su hielo ha permanecido casi intacto desde su llegada.

Hay tres teorías predominantes sobre cómo llegó el agua a la luna. La primera es que llegó a través de impactos de asteroides o cometas. En este escenario, cuando se formó el sistema solar, las moléculas de agua en el sistema solar interior caliente fueron vaporizadas y arrastradas por el viento solar; solo el agua en las heladas afueras podría condensarse y acumularse en cuerpos helados. Estos cuerpos posteriormente bombardearon el sistema solar interior, incluida la luna, entregando agua. La segunda teoría es que las erupciones volcánicas en la luna en algún momento de su edad media formaron una delgada atmósfera lunar temporal que engendró la formación de hielo en los polos. O el viento solar podría haber transportado hidrógeno a la luna que se mezcló con oxígeno para formar hielo.