Uma representação esquemática de íons de hidrogênio de alta velocidade injetados da superfície solar na superfície lunar e enriquecidos na superfície das partículas do solo lunar Crédito: Grupo do Prof. Lin Yangting
Recentemente, tem havido muito foco na abundância, distribuição e origem da água da superfície lunar devido ao seu papel vital na futura exploração espacial.
Uma equipe de pesquisa composta por membros do Centro Nacional de Ciências Espaciais e do Instituto de Geologia e Geofísica, ambos pertencentes à Academia Chinesa de Ciências, descobriu que as bordas dos grãos das amostras de solo coletadas pela missão Chang'e-5 têm altos níveis de hidrogênio e uma baixa proporção de deutério para hidrogênio, consistente com a teoria de que a água lunar se origina do vento solar.
Os resultados foram publicados no Proceedings, da Academia Nacional de Ciências.
Os pesquisadores realizaram simulações sobre a preservação de hidrogênio em solos lunares em diferentes temperaturas. Eles descobriram que a água originária do SW pode ser bem preservada nas regiões de latitude média e alta da superfície lunar. “Os solos lunares polares podem conter mais água do que as amostras de Chang'e-5”, disse o professor Lin Yangting do IGG, autor correspondente do estudo.
Estudos anteriores provaram que a água (OH/H2O) na superfície lunar varia com a latitude e a hora do dia (até 200 ppm). Uma mudança tão óbvia implica uma rápida taxa de dessorção da superfície lunar.
Em contraste com as seis missões Apollo e três missões Luna, que pousaram em baixas latitudes (8.97°S—26.13°N), a missão Chang'e-5 retornou amostras de solo de um local de latitude média (43.06°N). Além disso, as amostras de Chang'e-5 foram coletadas dos mais jovens basaltos lunares conhecidos (2.0 Ga) e do embasamento basáltico mais seco. Portanto, as amostras de Chang'e-5 são essenciais para abordar a distribuição espaço-temporal e a retenção de água derivada de SW no regolito lunar.
Em 17 grãos de solo lunar devolvidos pela missão Chang'e-5, os pesquisadores fizeram medições de perfil de profundidade NanoSIMS da abundância de hidrogênio e calcularam as proporções deutério/hidrogênio.
Os resultados mostraram que a maioria das bordas dos grãos (mais alta ~100 nm) exibiu altas concentrações de hidrogênio (1,116—2,516 ppm) com valores δD extremamente baixos (-908‰ a -992‰), implicando uma origem SW. Com base na distribuição de tamanho de grão dos solos lunares e seu conteúdo de hidrogênio, o teor de água derivado de SW foi estimado em 46 ppm para os solos lunares Chang'e-5, consistente com o resultado de sensoriamento remoto.
Experimentos de aquecimento em um subconjunto dos grãos demonstraram que o hidrogênio implantado com SW pode ser preservado após o enterro. Usando esta informação junto com dados anteriores, os pesquisadores estabeleceram um modelo de equilíbrio dinâmico entre a implantação e liberação de SW-hidrogênio em grãos de solo na lua, revelando que a temperatura (latitude) desempenha um papel fundamental na implantação e migração de hidrogênio em solos lunares.
Usando esse modelo, eles previram uma abundância ainda maior de hidrogênio nas bordas dos grãos nas regiões polares lunares. “Esta descoberta é de grande importância para a futura utilização dos recursos hídricos na lua”, disse o professor Lin. “Além disso, por meio da triagem e aquecimento de partículas, é relativamente fácil explorar e usar a água contida no solo lunar.”
Referência: “Alta abundância de água derivada do vento solar em solos lunares da latitude média” 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 e Fuyuan Wu, 12 de dezembro de 2022, Proceedings, da Academia Nacional de Ciências.
DOI: 10.1073 / pnas.2214395119
