O conceito de um artista de 1969 descreve um módulo lunar descendo para a superfície da Lua. Por causa da atmosfera muito fina da Lua, o escapamento se expande significativamente e pode permanecer na atmosfera por meses. Crédito:NASA / Johnson Space Center
Um novo estudo liderado por cientistas do Laboratório de Física Aplicada Johns Hopkins (APL) em Laurel, Maryland, mostra que o escapamento de uma sonda lunar de tamanho médio pode se espalhar rapidamente ao redor da Lua e potencialmente contaminar gelos cientificamente vitais nos pólos lunares.
Simulações de computador do vapor de água emitido por um 2, 650 libras (1, A sonda de 200 quilogramas - cerca de um quarto da massa seca do Módulo Lunar da Apollo - tocando para baixo perto do pólo sul da Lua mostrou que a exaustão leva apenas algumas horas para se dispersar ao redor da Lua inteira. De 30% a 40% do vapor persistiu na atmosfera lunar e na superfície dois meses depois, e cerca de 20% acabariam por congelar perto dos pólos alguns meses depois disso.
Esses resultados, publicado online em 11 de agosto no Journal of Geophysical Research :Planetas, mostram que o interesse dos pesquisadores em estudar os gelos nativos nas crateras polares da Lua - gelos que podem remontar a vários bilhões de anos - precisarão ser cuidadosamente considerados durante os esforços crescentes para devolver os humanos à Lua.
Lidar com o escapamento de espaçonaves na Lua não é um problema novo. Os pesquisadores apreciaram esta questão durante as missões Apollo da NASA nos anos 60 e 70, quando desenvolveram os primeiros modelos para prever a propagação da exaustão pela atmosfera lunar e a contaminação da superfície.
"A exaustão durante a missão Apollo não complicou as medições da mesma forma que pode agora, "disse Parvathy Prem, pesquisador da APL e principal autor do estudo.
Simulação mostrando como o vapor de água do escapamento de um módulo de pouso se espalha pela atmosfera da Lua (tons de azul e vermelho, com tons mais quentes sendo mais densos) e em toda a sua superfície (tons de roxo, com os tons mais claros sendo mais densos) em 24 horas. A exaustão de um local de pouso perto do pólo sul da Lua leva apenas algumas horas para se espalhar para o outro pólo. Crédito:Johns Hopkins APL
Durante a era Apollo, a maior parte do interesse estava em coletar amostras lunares. Embora isso ainda seja verdade hoje, a descoberta mais recente de gelos preservados em crateras permanentemente sombreadas perto dos pólos lunares mudou o interesse científico para a compreensão da origem e dispersão da água e outras moléculas voláteis na superfície da Lua e em sua fina atmosfera.
"Estes são alguns dos únicos lugares onde podemos encontrar vestígios da origem da água no sistema solar interno, "Prem disse. Ler esse registro requer medir a composição desses gelos, bem como seus vários isótopos para deduzir de onde eles provavelmente vieram e como podem ter chegado lá. Gases de escape congelados de exploração robótica ou humana que se acumulam nesses gelos poderia confundir essas medidas, mesmo se o módulo de pouso tocar a centenas de quilômetros de distância.
“O interessante sobre o trabalho de Parvathy é que mostra muito bem que o efeito, embora pequeno e temporário, é global, "disse Dana Hurley, um cientista planetário da APL e co-autor do estudo.
As organizações espaciais podem esperar que os gases voláteis cobrem significativamente a superfície lunar a bem mais de 60 milhas (100 quilômetros) do local de pouso.
A exaustão de resíduos eventualmente desaparece, mas Hurley aponta que os planos atuais para a exploração lunar humana significam que isso acontecerá com mais frequência e com sondas muito mais pesadas.
Imagem mostrando a distribuição de gelos superficiais (descritos como pontos azuis) no pólo sul da Lua (esquerda) e no pólo norte (direita), detectado pelo instrumento Moon Mineralogy Mapper da NASA. A escala de cinza nesta imagem mostra a temperatura, com mais escuro sendo mais frio, mostrando que os gelos estão concentrados nos locais mais escuros e mais frios, as sombras da cratera. Crédito:NASA
"Os resultados deste estudo impulsionam a necessidade crítica de conduzir a pesquisa que queremos fazer sobre a atmosfera lunar e os depósitos voláteis enquanto eles são relativamente prístinos, "Hurley disse.
Prem adverte que o modelo não é infalível. Entre suas limitações mais salientes está o fato de assumir o grau em que a água interage e "adere" à superfície lunar, que ainda é incerto, mas de grande interesse para entender como a água é facilmente transportada ao redor da lua. O modelo também rastreia apenas o vapor de água, que compreende cerca de um terço da composição do escapamento da maioria dos módulos de pouso. Outras moléculas de exaustão, como o hidrogênio, amônia e monóxido de carbono, pode se comportar de maneira diferente e talvez persistir por mais tempo.
O trabalho de acompanhamento deve incluir a medição da quantidade de escapamento que está ao redor da Lua durante e após pousos futuros, Prem disse, o que ajudaria a definir uma resposta para o quanto esses gases de escapamento "grudam" na superfície. "Mas eu também sugeriria que modelar e monitorar o destino dos gases de exaustão deveria ser uma parte rotineira do desenvolvimento e planejamento da missão lunar."
As conversas sobre a mitigação dos gases de escape apenas começaram, Prem explicou.
Em janeiro, A NASA finalizou 16 cargas úteis de demonstração de ciência e tecnologia que selecionou para serem entregues à Lua por meio do programa Artemis, incluindo as Alterações da Exosfera de Superfície por Landers (SEAL), um instrumento que investigará a resposta química da superfície lunar durante uma aterrissagem, bem como quaisquer contaminantes que possam ter sido injetados.
"Quer tenhamos a intenção ou não, vamos fazer esta experiência de trazer gases de exaustão conosco, "Prem disse. Agora é uma questão de decidir como lidaremos com eles.
