Uma nuvem de água vaporizada sobe de um módulo lunar situado na superfície lunar. Esta ilustração mostra o potencial dos jatos de exaustão de uma pluma de foguete de um módulo de pouso interagirem com material contendo voláteis em regiões permanentemente sombreadas cobertas de gelo na Lua. Esses locais geralmente contêm água gelada abundante nos primeiros metros do regolito lunar. Tais materiais são considerados um recurso potencial para futura habitação humana e exploração do pólo sul lunar. (Arte:Paul Byrne/NC State University)


As plumas de foguete de um módulo de pouso que tenta pousar perto do pólo sul lunar podem perturbar os depósitos de água e gelo ali, complicando potencialmente futuras missões que buscam esses recursos congelados, de acordo com um novo estudo da Universidade Estadual da Carolina do Norte.

Os pesquisadores criaram um modelo computacional para entender melhor como a pluma do foguete da sonda interagiria com vários tipos de terreno e depósitos de gelo no pólo sul lunar, onde a luz solar nunca atinge o fundo de crateras e outras estruturas semelhantes. Estas regiões permanentemente sombreadas, ou PSRs, são conhecidas por serem bastante frias, e teoriza-se que muitas contêm reservatórios rasos de água gelada que os futuros astronautas poderiam potencialmente usar como fonte de água potável, propelente de foguetes e oxigênio.

"O que descobrimos foi muito surpreendente - ao tentar pousar com segurança nos PSRs, alguns foguetes podem inadvertidamente lançar material ejetado e perturbar a superfície de tal forma que impede instrumentos como o instrumento Diviner do Lunar Reconnaissance Orbiter de ver claramente o suficiente para determinar o quantidade real de gelo de água presente nos PSRs", diz Paul Hayne, professor do Departamento de Ciências Marinhas, Terrestres e Atmosféricas do Estado da Carolina do Norte e autor principal de um artigo que descreve a pesquisa.

As amostras lunares trazidas pelas missões Apollo continham até 1% de água, mas foram recolhidas em regiões de baixa latitude que teriam sido expostas ao calor e, portanto, teriam secado significativamente ao longo dos milhares de milhões de anos desde que se formaram. Em regiões permanentemente sombreadas, os cientistas acreditam que a água gelada poderia ser preservada muito mais perto da superfície lunar.

A água e outros produtos voláteis estão atualmente sob escrutínio minucioso da NASA, que identificou os PSR lunares como um alvo de alta prioridade para missões robóticas e potencialmente tripuladas. Por exemplo, a próxima missão polar robótica Artemis III enviará um rover à cratera de Shackleton, uma das regiões mais frias e permanentemente sombreadas do pólo sul, para recolher informações sobre a distribuição de água gelada.

“Compreender a natureza e a distribuição do gelo de água nos pólos lunares é extremamente importante porque pode informar a seleção e as operações do local de pouso da espaçonave, a futura utilização de recursos in situ, as possíveis descobertas científicas e o uso e exploração final dessas regiões frias e escuras”, disse Hayne. diz.

Hayne e ex-Ph.D. o aluno e coautor Paul Byrne, agora professor da Universidade de Washington em St. Louis, executou seu modelo de computador em diferentes cenários em cinco locais potenciais de pouso do Artemis. Os diferentes cenários variaram desde superfícies rochosas duras e sem gelo até aquelas contendo até 60% de gelo na camada superior do regolito. Eles também modelaram dois motores de foguete hipotéticos usando diferentes níveis de combustível e empuxo.

A nuvem de exaustão do foguete vaporizaria a água gelada perto do módulo de pouso, criando grandes nuvens de vapor. Estas nuvens poderiam estender-se por centenas de metros abaixo e centenas de metros acima da superfície, ocultando efetivamente quaisquer dados que os instrumentos de mapeamento de superfície pudessem de outra forma ter sido capazes de ver. No entanto, os modelos da equipa também mostraram que um motor mais eficiente poderia reduzir o tamanho das nuvens de vapor, permitindo observações mais claras da superfície.

“À medida que regressamos à Lua, é importante ter uma ideia precisa da localização e abundância dos depósitos de gelo lunar para que possamos planear adequadamente as futuras missões”, diz Byrne. "E precisamos de ser capazes de operar com um impacto mínimo nestes PSRs - alguns dos ambientes mais imaculados do nosso sistema solar - para garantir que não perturbamos o seu valor científico como laboratórios para compreender o clima passado e a distribuição da água no passado. Lua."

Referência

"Avaliando a detecção de gelo de água em regiões lunares permanentemente sombreadas por meio da liberação de gases do módulo de pouso durante operações de descida e subida", Paul O. Hayne, Paul K. Byrne, Journal of Geophysical Research, DOI:10.1029/2021JE007018.