Una representación esquemática de los iones de hidrógeno de alta velocidad inyectados desde la superficie solar a la superficie lunar y enriquecidos en la superficie de las partículas del suelo lunar Crédito: grupo del Prof. Lin Yangting
Recientemente, se ha prestado mucha atención a la abundancia, distribución y origen del agua de la superficie lunar debido a su papel vital en la futura exploración espacial.
Un equipo de investigación compuesto por miembros del Centro Nacional de Ciencias Espaciales y el Instituto de Geología y Geofísica, ambos parte de la Academia de Ciencias de China, descubrió que los bordes de los granos de las muestras de suelo recolectadas por la misión Chang’e-5 tienen altos niveles de hidrógeno y una baja proporción de deuterio a hidrógeno, consistente con la teoría de que el agua lunar se origina a partir del viento solar.
Los hallazgos fueron publicados en el procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias.
Los investigadores realizaron simulaciones sobre la conservación del hidrógeno en suelos lunares a diferentes temperaturas. Descubrieron que el agua originada en SW podría conservarse bien en las regiones de latitud media y alta de la superficie lunar. «Los suelos lunares polares podrían contener más agua que las muestras de Chang’e-5», dijo el profesor Lin Yangting de IGG, autor correspondiente del estudio.
Estudios anteriores han demostrado que el agua (OH/H2O) en la superficie lunar varía con la latitud y la hora del día (hasta 200 ppm). Un cambio tan obvio implica una rápida tasa de desorción de la superficie lunar.
En contraste con las seis misiones Apolo y tres Luna, que aterrizaron en latitudes bajas (8,97°S—26,13°N), la misión Chang’e-5 devolvió muestras de suelo desde una ubicación de latitud media (43,06°N). Además, las muestras de Chang’e-5 se recolectaron de los basaltos lunares más jóvenes conocidos (2,0 Ga) y del sótano basáltico más seco. Por lo tanto, las muestras de Chang’e-5 son clave para abordar la distribución espacio-temporal y la retención de agua derivada de SW en el regolito lunar.
En 17 granos de suelo lunar devueltos por la misión Chang’e-5, los investigadores tomaron mediciones de perfiles de profundidad NanoSIMS de la abundancia de hidrógeno y calcularon las proporciones de deuterio/hidrógeno.
Los resultados mostraron que la mayoría de los bordes de los granos (superiores ~100 nm) exhibieron altas concentraciones de hidrógeno (1116-2516 ppm) con valores extremadamente bajos de δD (-908‰ a -992‰), lo que implica un origen SW. Con base en la distribución del tamaño de grano de los suelos lunares y su contenido de hidrógeno, se estimó que el contenido de agua a granel derivado de SW era de 46 ppm para los suelos lunares Chang’e-5, de acuerdo con el resultado de la teledetección.
Los experimentos de calentamiento en un subconjunto de los granos demostraron que el hidrógeno implantado en SW podría conservarse después del entierro. Usando esta información junto con datos previos, los investigadores establecieron un modelo del equilibrio dinámico entre la implantación y la desgasificación de SW-hidrógeno en los granos del suelo en la luna, revelando que la temperatura (latitud) juega un papel clave en la implantación y migración de hidrógeno. en suelos lunares.
Usando este modelo, predijeron una abundancia aún mayor de hidrógeno en los bordes de los granos en las regiones polares lunares. “Este descubrimiento es de gran importancia para la futura utilización de los recursos hídricos en la luna”, dijo el profesor Lin. “Además, a través de la clasificación y el calentamiento de partículas, es relativamente fácil explotar y utilizar el agua contenida en el suelo lunar”.
Referencia: “Gran abundancia de agua derivada del viento solar en suelos lunares de latitud media” por Yuchen Xu, Heng-Ci Tian, Chi Zhang, Marc Chaussidon, Yangting Lin, Jialong Hao, Ruiying Li, Lixin Gu, Wei Yang, Liying Huang, Jun Du, Yazhou Yang, Yang Liu, Huaiyu He, Yongliao Zou, Xianhua Li y Fuyuan Wu, 12 de diciembre de 2022, procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias.
DOI: 10.1073/pnas.2214395119
