L'Osservatorio stratosferico per l'astronomia all'infrarosso (SOFIA) della NASA ha confermato:per la prima volta, acqua sulla superficie illuminata dal sole della Luna. Questa scoperta indica che l'acqua può essere distribuita su tutta la superficie lunare, e non limitato al freddo, luoghi in ombra.

SOFIA ha rilevato molecole d'acqua (H ₂ O) nel Cratere Clavio, uno dei più grandi crateri visibili dalla Terra, situato nell'emisfero australe della Luna. Precedenti osservazioni della superficie della Luna hanno rilevato una qualche forma di idrogeno, ma non erano in grado di distinguere tra l'acqua e il suo stretto parente chimico, idrossile (OH). I dati da questa posizione rivelano l'acqua in concentrazioni da 100 a 412 parti per milione, all'incirca equivalente a una bottiglia d'acqua da 12 once, intrappolata in un metro cubo di terreno sparso sulla superficie lunare. I risultati sono pubblicati nell'ultimo numero di Astronomia della natura .

"Avevamo indicazioni che H ₂ O—l'acqua familiare che conosciamo—potrebbe essere presente sul lato soleggiato della Luna, " ha detto Paul Hertz, direttore della Divisione di Astrofisica presso la Direzione della missione scientifica presso la sede della NASA a Washington. "Ora sappiamo che è lì. Questa scoperta sfida la nostra comprensione della superficie lunare e solleva domande intriganti sulle risorse rilevanti per l'esplorazione dello spazio profondo".

A titolo di confronto, il deserto del Sahara ha una quantità d'acqua 100 volte superiore a quella rilevata da SOFIA nel suolo lunare. Nonostante le piccole quantità, la scoperta solleva nuove domande su come viene creata l'acqua e su come persiste sul duro, superficie lunare senz'aria.

L'acqua è una risorsa preziosa nello spazio profondo e un ingrediente chiave della vita come la conosciamo. Resta da determinare se l'acqua trovata da SOFIA sia facilmente accessibile per essere utilizzata come risorsa. Nell'ambito del programma Artemis della NASA, l'agenzia è ansiosa di apprendere tutto il possibile sulla presenza di acqua sulla Luna prima di inviare la prima donna e il prossimo uomo sulla superficie lunare nel 2024 e stabilire una presenza umana sostenibile entro la fine del decennio.

I risultati di SOFIA si basano su anni di ricerche precedenti che esaminano la presenza di acqua sulla Luna. Quando gli astronauti dell'Apollo tornarono per la prima volta dalla Luna nel 1969, si pensava fosse completamente asciutto. Missioni orbitali e impattatori negli ultimi 20 anni, come il satellite di osservazione e rilevamento del cratere lunare della NASA, ghiaccio confermato in crateri permanentemente in ombra attorno ai poli della Luna. Nel frattempo, diversi veicoli spaziali, tra cui la missione Cassini e la missione cometa Deep Impact, così come la missione Chandrayaan-1 dell'Organizzazione per la ricerca spaziale indiana e l'Infrared Telescope Facility della NASA, ha esaminato ampiamente la superficie lunare e ha trovato prove di idratazione nelle regioni più soleggiate. Eppure quelle missioni non erano in grado di distinguere in modo definitivo la forma in cui era presente, né H2O né OH.

"Prima delle osservazioni SOFIA, sapevamo che c'era una sorta di idratazione, " ha detto Casey Honniball, l'autrice principale che ha pubblicato i risultati del suo lavoro di tesi di laurea presso l'Università delle Hawaii a Mānoa a Honolulu. "Ma non sapevamo quanto, se del caso, erano in realtà molecole d'acqua, come beviamo ogni giorno, o qualcosa di più simile a un detergente per scarichi."

SOFIA ha offerto un nuovo modo di guardare la Luna. Volare ad altitudini fino a 45, 000 piedi, questo jet di linea Boeing 747SP modificato con un telescopio di 106 pollici di diametro raggiunge oltre il 99% del vapore acqueo nell'atmosfera terrestre per ottenere una visione più chiara dell'universo a infrarossi. Utilizzando la sua telecamera a infrarossi Faint Object per il telescopio SOFIA (FORCAST), SOFIA è stata in grado di rilevare la lunghezza d'onda specifica unica delle molecole d'acqua, a 6,1 micron, e scoprì una concentrazione relativamente sorprendente nel soleggiato Cratere Clavius.

"Senza un'atmosfera densa, l'acqua sulla superficie lunare illuminata dal sole dovrebbe essere persa nello spazio, " ha detto Honniball, che ora è un borsista post-dottorato presso il Goddard Space Flight Center della NASA a Greenbelt, Maryland. "Eppure in qualche modo lo stiamo vedendo. Qualcosa sta generando l'acqua, e qualcosa deve averlo intrappolato lì."

Diverse forze potrebbero essere in gioco nella consegna o nella creazione di quest'acqua. Micrometeoriti che piovono sulla superficie lunare, trasportare piccole quantità d'acqua, potrebbe depositare l'acqua sulla superficie lunare al momento dell'impatto. Un'altra possibilità è che potrebbe esserci un processo in due fasi per cui il vento solare del Sole fornisce idrogeno alla superficie lunare e provoca una reazione chimica con minerali contenenti ossigeno nel suolo per creare idrossile. Nel frattempo, le radiazioni del bombardamento di micrometeoriti potrebbero trasformare quell'idrossile in acqua.

Anche il modo in cui l'acqua viene immagazzinata, rendendo possibile l'accumulo, solleva anche alcune domande intriganti. L'acqua potrebbe essere intrappolata in minuscole strutture simili a perline nel terreno che si formano a causa del calore elevato creato dagli impatti di micrometeoriti. Un'altra possibilità è che l'acqua possa essere nascosta tra i grani di terreno lunare e riparata dalla luce del sole, rendendola potenzialmente un po' più accessibile dell'acqua intrappolata in strutture simili a perline.

Per una missione pensata per guardare lontano, oggetti deboli come buchi neri, ammassi stellari, e galassie, I riflettori di SOFIA sul vicino più vicino e più luminoso della Terra sono stati un allontanamento dagli affari come al solito. Gli operatori del telescopio in genere utilizzano una telecamera di guida per inseguire le stelle, mantenendo il telescopio agganciato stabilmente al suo obiettivo di osservazione. Ma la Luna è così vicina e luminosa che riempie l'intero campo visivo della telecamera di guida. Senza stelle visibili, non era chiaro se il telescopio potesse inseguire in modo affidabile la Luna. Per determinare questo, nell'agosto 2018, gli operatori hanno deciso di provare un'osservazione di prova.

"Era, infatti, la prima volta che SOFIA ha guardato la Luna, e non eravamo nemmeno completamente sicuri di ottenere dati affidabili, ma le domande sull'acqua della Luna ci hanno costretto a provare, " disse Naseem Rangwala, Scienziato del progetto SOFIA presso l'Ames Research Center della NASA nella Silicon Valley in California. "È incredibile che questa scoperta sia venuta fuori da quello che era essenzialmente un test, e ora che sappiamo di poterlo fare, stiamo pianificando più voli per fare più osservazioni".

I voli di follow-up di SOFIA cercheranno l'acqua in ulteriori luoghi illuminati dal sole e durante le diverse fasi lunari per saperne di più su come viene prodotta l'acqua, immagazzinato, e si mosse attraverso la Luna. I dati si aggiungeranno al lavoro delle future missioni lunari, come Volatiles Investigating Polar Exploration Rover (VIPER) della NASA, creare le prime mappe delle risorse idriche della Luna per la futura esplorazione umana dello spazio.

Nello stesso numero di Astronomia della natura , gli scienziati hanno pubblicato un documento utilizzando modelli teorici e dati del Lunar Reconnaissance Orbiter della NASA, sottolineando che l'acqua potrebbe essere intrappolata in piccole ombre, dove le temperature restano sotto lo zero, attraverso più della Luna di quanto attualmente previsto. T

"L'acqua è una risorsa preziosa, sia per scopi scientifici che per l'uso da parte dei nostri esploratori, " disse Jacob Bleacher, capo scienziato di esplorazione per la direzione della missione per l'esplorazione umana e le operazioni della NASA. "Se possiamo usare le risorse sulla Luna, quindi possiamo trasportare meno acqua e più attrezzature per consentire nuove scoperte scientifiche".