NASA descobre água na superfície da lua

O Observatório Estratosférico de Astronomia Infravermelha da NASA (SOFIA) confirmou, pela primeira vez, água na superfície lunar iluminada pelo sol. Esta descoberta indica que a água pode ser distribuída pela superfície lunar, e não limitada a lugares frios e sombreados.

SOFIA detectou moléculas de água (H2O) na Cratera Clavius, uma das maiores crateras visíveis da Terra, localizada no hemisfério sul da Lua. Observações anteriores da superfície da Lua detectaram alguma forma de hidrogênio, mas não foram capazes de distinguir entre a água e seu parente químico próximo, hidroxila (OH). Dados desse local revelam água em concentrações de 100 a 412 partes por milhão - aproximadamente o equivalente a uma garrafa de 12 onças de água - presa em um metro cúbico de solo espalhado pela superfície lunar. Os resultados foram publicados na última edição da Nature Astronomy.

Esta ilustração destaca a Cratera Clavius ​​da Lua com uma ilustração que descreve a água presa no solo lunar ali, junto com uma imagem do Observatório Estratosférico para Astronomia Infravermelha da NASA (SOFIA) que encontrou água lunar iluminada pelo sol.
Créditos: NASA / Daniel Rutter

Água encontrada em uma das maiores crateras visíveis da Terra no hemisfério sul da Lua

“Tivemos indicações de que H2O - a água familiar que conhecemos - pode estar presente no lado iluminado da Lua”, disse Paul Hertz, diretor da Divisão de Astrofísica do Diretório de Missão Científica na Sede da NASA em Washington. “Agora sabemos que está lá. Esta descoberta desafia nossa compreensão da superfície lunar e levanta questões intrigantes sobre recursos relevantes para a exploração do espaço profundo. ”

Como comparação, o deserto do Saara tem 100 vezes a quantidade de água que o SOFIA detectou no solo lunar. Apesar das pequenas quantidades, a descoberta levanta novas questões sobre como a água é criada e como ela persiste na superfície lunar áspera e sem ar.

A água é um recurso precioso no espaço profundo e um ingrediente-chave da vida como a conhecemos. Se a água SOFIA encontrada é facilmente acessível para uso como um recurso ainda está para ser determinado. Sob o programa Artemis da NASA , a agência está ansiosa para aprender tudo o que puder sobre a presença de água na Lua antes de enviar a primeira mulher e o próximo homem para a superfície lunar em 2024 e estabelecer uma presença humana sustentável lá até o final do década.

Os resultados do SOFIA baseiam-se em anos de pesquisas anteriores examinando a presença de água na lua. Quando os astronautas da Apollo retornaram da Lua em 1969, pensava-se que ela estava completamente seca. As missões orbitais e de impacto nos últimos 20 anos, como o satélite de observação e detecção de crateras lunares da NASA , confirmaram o gelo em crateras permanentemente sombreadas ao redor dos pólos lunares. Enquanto isso, várias espaçonaves - incluindo a missão Cassini e a missão do cometa Deep Impact , bem como a missão Chandrayaan-1 da Organização de Pesquisa Espacial da Índia - e o Infrared Telescope Facility da NASA, olhou amplamente para a superfície lunar e encontrou evidências de hidratação em regiões mais ensolaradas. No entanto, essas missões foram incapazes de distinguir definitivamente a forma em que estava presente - H2O ou OH.

“Antes das observações do SOFIA, sabíamos que havia algum tipo de hidratação”, disse Casey Honniball, a autora principal que publicou os resultados de seu trabalho de tese de graduação na Universidade do Havaí em Mānoa em Honolulu. “Mas não sabíamos quanto, se é que havia, eram moléculas de água - como bebemos todos os dias - ou algo mais parecido com limpador de ralos.”

Cientistas usando o telescópio da NASA em um avião, o Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy, descobriram água em uma superfície iluminada pelo sol da Lua pela primeira vez. SOFIA é uma aeronave Boeing 747SP modificada que permite aos astrônomos estudar o sistema solar e além de maneiras que não são possíveis com telescópios terrestres. Água molecular, H2O, foi encontrada na Cratera Clavius, uma das maiores crateras visíveis da Terra no hemisfério sul da Lua. Esta descoberta indica que a água pode ser distribuída pela superfície lunar, e não limitada a lugares frios e sombreados.
Créditos: NASA / Ames Research Center

A descoberta de SOFIA 

SOFIA ofereceu um novo meio de olhar para a lua. Voando a altitudes de até 45.000 pés, este avião Boeing 747SP modificado com um telescópio de 106 polegadas de diâmetro atinge mais de 99% do vapor de água na atmosfera da Terra para obter uma visão mais clara do universo infravermelho.

Usando seu Faint Object infravermelho Camera para o Telescópio SOFIA (FORCAST), SOFIA foi capaz de pegar o comprimento de onda específico exclusivo para moléculas de água, em 6,1 mícrons, e descobriu uma concentração relativamente surpreendente na ensolarada Cratera Clavius.

“Sem uma atmosfera densa, a água na superfície lunar iluminada pelo sol deveria ser perdida para o espaço”, disse Honniball, que agora é pós-doutorando no Goddard Space Flight Center da NASA em Greenbelt, Maryland. “No entanto, de alguma forma, estamos vendo isso. Algo está gerando a água e algo deve estar prendendo-a lá. ”

Diversas forças podem estar em jogo no fornecimento ou na criação dessa água. Micrometeoritos chovendo na superfície lunar, carregando pequenas quantidades de água, podem depositar a água na superfície lunar com o impacto. Outra possibilidade é que poderia haver um processo de duas etapas pelo qual o vento solar do Sol entrega hidrogênio à superfície lunar e causa uma reação química com minerais contendo oxigênio no solo para criar hidroxila. Enquanto isso, a radiação do bombardeio de micrometeoritos pode estar transformando essa hidroxila em água.

Como a água é armazenada - tornando possível o acúmulo - também levanta algumas questões intrigantes. A água pode ficar presa em pequenas estruturas semelhantes a contas no solo, que se formam a partir do alto calor criado pelos impactos de micrometeoritos. Outra possibilidade é que a água possa estar escondida entre os grãos do solo lunar e protegida da luz solar - tornando-a potencialmente um pouco mais acessível do que a água presa em estruturas semelhantes a contas.

Para uma missão projetada para olhar para objetos distantes e escuros, como buracos negros, aglomerados de estrelas e galáxias, os holofotes do SOFIA no vizinho mais próximo e mais brilhante da Terra foi um afastamento dos negócios de sempre. Os operadores do telescópio normalmente usam uma câmera guia para rastrear estrelas, mantendo o telescópio travado firmemente em seu alvo de observação. Mas a Lua está tão próxima e brilhante que preenche todo o campo de visão da câmera guia. Sem estrelas visíveis, não estava claro se o telescópio poderia rastrear a lua de forma confiável. Para determinar isso, em agosto de 2018, os operadores decidiram tentar um teste de observação.

“Foi, de fato, a primeira vez que SOFIA olhou para a Lua, e não tínhamos certeza se conseguiríamos dados confiáveis, mas questões sobre a água da Lua nos obrigaram a tentar”, disse Naseem Rangwala, projeto da SOFIA cientista do Ames Research Center da NASA, no Vale do Silício, na Califórnia. “É incrível que essa descoberta tenha saído do que foi essencialmente um teste e agora que sabemos que podemos fazer isso, estamos planejando mais voos para fazer mais observações.”

Os voos subsequentes do SOFIA procurarão por água em outros locais iluminados pelo sol e durante as diferentes fases lunares para aprender mais sobre como a água é produzida, armazenada e movida pela lua. Os dados contribuirão para o trabalho de futuras missões lunares, como o Volatiles Investigating Polar Exploration Rover (VIPER) da NASA , para criar os primeiros mapas de recursos hídricos da Lua para a futura exploração espacial humana.

Na mesma edição da Nature Astronomy, os cientistas publicaram um artigo usando modelos teóricos e dados do Lunar Reconnaissance Orbiter da NASA  , apontando que a água pode ficar presa em pequenas sombras, onde as temperaturas ficam abaixo de zero, em mais da Lua do que o esperado. Os resultados podem ser encontrados aqui .   

“A água é um recurso valioso, tanto para fins científicos quanto para uso de nossos exploradores”, disse Jacob Bleacher, cientista-chefe de exploração do Diretório de Missão de Exploração e Operações Humanas da NASA. “Se pudermos usar os recursos da Lua, poderemos carregar menos água e mais equipamentos para ajudar a possibilitar novas descobertas científicas.”

SOFIA é um projeto conjunto da NASA e do Centro Aeroespacial Alemão. Ames gerencia o programa SOFIA, as operações científicas e de missão em cooperação com a Universities Space Research Association, sediada em Columbia, Maryland, e o German SOFIA Institute na Universidade de Stuttgart. A aeronave é mantida e operada pelo Armstrong Flight Research Center Building 703 da NASA, em Palmdale, Califórnia.

A filmagem B-roll relacionada a esta descoberta está disponível em:  https://go.nasa.gov/2TnDWSd

Participe de um Reddit Ask Me Anything sobre nossas atividades de exploração da Lua às 13h EDT terça-feira, 27 de outubro: http://reddit.com/r/space

Saiba mais sobre SOFIA em: https://www.nasa.gov/sofia

Fonte: Editor: Sean Potter - NASA

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