Utilizando datos recopilados hace más de dos décadas, los científicos del Laboratorio de Física Aplicada (APL) de Johns Hopkins en Laurel, Maryland, compilaron el primer mapa completo de abundancia de hidrógeno en la superficie de la Luna. El mapa identifica dos tipos de materiales lunares que contienen hidrógeno mejorado y corrobora ideas previas sobre el hidrógeno y el agua lunares, incluidos los hallazgos de que el agua probablemente desempeñó un papel en la formación y solidificación del océano de magma original de la Luna.
David Lawrence, Patrick Peplowski y Jack Wilson de APL, junto con Rick Elphic del Centro de Investigación Ames de la NASA, utilizaron datos de neutrones orbitales de la misión Lunar Prospector para construir su mapa. La sonda, que fue desplegada por la NASA en 1998, orbitó la Luna durante un año y medio y envió la primera evidencia directa de hidrógeno mejorado en los polos lunares, antes de impactar en la superficie lunar.
Cuando una estrella explota, libera rayos cósmicos, o protones y neutrones de alta energía que se mueven por el espacio casi a la velocidad de la luz. Cuando esos rayos cósmicos entran en contacto con la superficie de un planeta, o una luna, rompen los átomos ubicados en esos cuerpos, enviando protones y neutrones volando. Los científicos pueden identificar un elemento y determinar dónde y cuánto existe al estudiar el movimiento de esos protones y neutrones.
«Imagina que estás jugando al billar y la bola blanca representa neutrones y las bolas de billar representan hidrógeno», explicó Lawrence. «Cuando golpeas una bola de billar con tu bola blanca, la bola blanca deja de moverse y la bola de billar se pone en movimiento porque ambos objetos tienen la misma masa. De manera similar, cuando un neutrón entra en contacto con el hidrógeno, muere y deja de moverse. , y el hidrógeno se pone en movimiento. Entonces, cuando vemos una menor cantidad de neutrones moviéndose, es una indicación de que hay hidrógeno presente».
El equipo calibró los datos para cuantificar la cantidad de hidrógeno por la correspondiente disminución de neutrones medida por el espectrómetro de neutrones, uno de los cinco instrumentos montados en Lunar Prospector para completar mapas gravitacionales y de composición de la Luna. Los hallazgos fueron publicados en el Revista de investigación geofísica.
«Pudimos combinar datos de muestras de suelo lunar de las misiones Apolo con lo que medimos desde el espacio y finalmente armamos una imagen completa del hidrógeno lunar por primera vez», continuó Lawrence.
El mapa del equipo confirma hidrógeno mejorado en dos tipos de materiales lunares. El primero, en Aristarchus Plateau, alberga el depósito piroclástico más grande de la Luna. Estos depósitos son fragmentos de roca que brotaron de volcanes, lo que corrobora observaciones anteriores de que el hidrógeno y/o el agua jugaron un papel en los eventos magmáticos lunares. El segundo son rocas tipo KREEP. KREEP es un acrónimo de roca de lava lunar que significa potasio (K), elementos de tierras raras (REE) y fósforo (P).
«Cuando la Luna se formó originalmente, se acepta en gran medida que se trataba de escombros fundidos de un gran impacto con la Tierra», dijo Lawrence. «A medida que se enfriaba, se formaron minerales a partir del derretimiento, y se cree que KREEP es el último tipo de material en cristalizar y endurecerse».
Lawrence, quien formó parte del equipo original que estudió los datos iniciales de la misión Lunar Prospector en 1998, dijo que se tomó tiempo para completar los esfuerzos existentes para completar un mapa completo del vecino más cercano de la Tierra.
«Finalizar el análisis tomó varios años», dijo Lawrence. «Mientras clasificábamos todo, comenzamos a hacer correcciones a los datos que descubrimos que no eran hidrógeno. Regresamos y ajustamos los análisis anteriores y, en gran parte, pudimos hacerlo gracias a los descubrimientos de otras misiones. se basan continuamente en conocimientos previos y se adentran en nuevos territorios».
Este nuevo mapa no solo completa el inventario de hidrógeno en la Luna, sino que también podría conducir a la cuantificación de la cantidad de hidrógeno y agua que había en la Luna cuando nació. En 2013, los investigadores de APL también confirmaron la presencia de hielo de agua en los polos del planeta Mercurio utilizando datos del espectrómetro de neutrones en la nave espacial MESSENGER construida por APL. Estos descubrimientos son importantes no solo para comprender el sistema solar, sino también para planificar la futura exploración humana del sistema solar.
