El polo sur lunar es el punto más austral de la Luna . Es de interés para los científicos debido a la presencia de hielo de agua en áreas permanentemente sombreadas a su alrededor. La región del polo sur lunar presenta cráteres que son únicos en el sentido de que la luz solar casi constante no llega a su interior. Estos cráteres son trampas frías que contienen registros fósiles de hidrógeno, hielo de agua y otros volátiles que datan del Sistema Solar primitivo . [1] [2] En contraste, la región del polo norte lunar exhibe una cantidad mucho menor de cráteres igualmente protegidos. [3]
El polo sur lunar se encuentra en el centro del Círculo Polar Antártico (80°S a 90°S). [2] [4] (El giro del eje es de 88,5 grados desde el plano de la eclíptica). El polo sur lunar se ha desplazado 5,5 grados desde su posición original hace miles de millones de años. [5] Este cambio ha [6] cambiado el eje de rotación de la Luna, permitiendo que la luz solar alcance áreas previamente sombreadas, pero el polo sur aún presenta algunas áreas completamente sombreadas. Por el contrario, el polo también contiene áreas con exposición permanente a la luz solar. La región del polo sur presenta muchos cráteres y cuencas como la cuenca del Polo Sur-Aitken , que parece ser una de las características más fundamentales de la Luna, [7] y montañas, como el pico Epsilon a 9,050 km, más alto que cualquier montaña encontrada en la Tierra. La temperatura del polo sur promedia aproximadamente 260 K (−13 °C; 8 °F). [7]
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El polo definido por el eje de rotación de la Luna se encuentra dentro del cráter Shackleton . Entre los cráteres notables más cercanos al polo sur lunar se encuentran De Gerlache , Sverdrup , Shoemaker , Faustini , Haworth , Nobile y Cabeus .
El polo sur lunar presenta una región con bordes de cráteres expuestos a una iluminación solar casi constante, aunque el interior de los cráteres está permanentemente a la sombra de la luz solar. La iluminación de la zona se estudió utilizando modelos digitales de alta resolución producidos a partir de datos del Lunar Reconnaissance Orbiter . [8] La superficie lunar también puede reflejar el viento solar en forma de átomos neutros energéticos. En promedio, el 16% de estos átomos han sido protones que varían según la ubicación. Estos átomos han creado un flujo integral de átomos de hidrógeno retrodispersados debido a la cantidad reflejada de plasma que existe en la superficie de la Luna. También revelan el límite de línea y la dinámica magnética dentro de las regiones de estos átomos neutros en la superficie de la Luna. [9]
Las trampas frías son algunos de los lugares importantes en la región del polo sur lunar en términos de posible hielo de agua y otros depósitos volátiles. Las trampas frías pueden contener agua y hielo que originalmente provenían de cometas , meteoritos y reducción de hierro inducida por el viento solar . A partir de experimentos y lecturas de muestras, los científicos pudieron confirmar que las trampas frías contienen hielo. También se ha encontrado hidroxilo en estas trampas frías. El descubrimiento de estos dos compuestos ha llevado a la financiación de misiones centradas principalmente en los polos lunares utilizando detección infrarroja a escala global. El hielo permanece en estas trampas debido al comportamiento térmico de la Luna que está controlado por propiedades termofísicas como la luz solar dispersa, la re-radiación térmica , el calor interno y la luz emitida por la Tierra. [10]
Existen zonas de la Luna donde la corteza está magnetizada. Esto se conoce como anomalía magnética debido a los restos de hierro metálico que fueron depositados por el impacto que formó la cuenca del Polo Sur-Aitken (cuenca SPA). Sin embargo, la concentración de hierro que se cree que hay en la cuenca no estaba presente en los mapas, ya que podría estar demasiado profunda en la corteza de la Luna para que los mapas la detecten. O bien la anomalía magnética es causada por otro factor que no involucra propiedades metálicas. Los hallazgos resultaron inadecuados debido a las inconsistencias entre los mapas que se utilizaron y, además, no pudieron detectar la magnitud de las fluctuaciones magnéticas en la superficie de la Luna. [11] [ necesita actualización ]
Los orbitadores de varios países han explorado la región alrededor del polo sur lunar. Se llevaron a cabo estudios exhaustivos por parte de los orbitadores lunares Clementine , Lunar Prospector , Lunar Reconnaissance Orbiter , Kaguya y Chandrayaan-1 , que descubrieron la presencia de agua lunar . La misión LCROSS de la NASA encontró una cantidad significativa de agua en Cabeus . [12] La misión LCROSS se estrelló deliberadamente contra el suelo de Cabeus y, a partir de muestras, descubrió que contenía casi un 5 % de agua. [13]
El 18 de junio de 2009 la NASA lanzó el Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) y todavía está cartografiando la región del polo sur lunar. Esta misión ayudará a los científicos a ver si la región del polo sur lunar tiene suficientes recursos sostenibles para sostener una estación tripulada permanente. El LRO lleva el Experimento Radiómetro Lunar Diviner, que investiga la radiación y las propiedades termofísicas de la superficie del polo sur. Puede detectar la radiación solar reflejada y las emisiones infrarrojas internas. El LRO Diviner es capaz de detectar dónde podría quedar atrapado el hielo de agua en la superficie. [10]
El Satélite de Observación y Detección de Cráteres Lunares ( LCROSS ) fue una nave espacial robótica operada por la NASA . La misión fue concebida como un medio de bajo costo para determinar la naturaleza del hidrógeno detectado en las regiones polares de la Luna . [14] Lanzado inmediatamente después del descubrimiento de agua lunar por Chandrayaan-1 , [15] el objetivo principal de la misión LCROSS era explorar más a fondo la presencia de agua en forma de hielo en un cráter permanentemente sombreado cerca de una región polar lunar. [16] Fue lanzado junto con el Orbitador de Reconocimiento Lunar (LRO) y su etapa superior Centaur. Tuvo éxito en confirmar la presencia de agua en el cráter lunar del sur Cabeus . [17]
La sonda de impacto lunar (MIP, por sus siglas en inglés) desarrollada por la Organización de Investigación Espacial de la India (ISRO, por sus siglas en inglés), la agencia espacial nacional de la India, fue una sonda lunar que fue liberada por el orbitador lunar de teledetección Chandrayaan- 1 de la ISRO , que a su vez fue lanzado el 22 de octubre de 2008. La sonda de impacto lunar se separó del Chandrayaan-1 , que orbitaba la Luna , el 14 de noviembre de 2008 a las 20:06 IST y después de casi 25 minutos se estrelló como estaba previsto, cerca del borde del cráter Shackleton . Con esta misión, la India se convirtió en el primer país en aterrizar o impactar en el Polo Sur lunar.
El 10 de agosto de 2023 Rusia lanzó su módulo de aterrizaje lunar Luna 25. [18] Luna-25 pasó cinco días viajando hacia la Luna, luego estuvo dando vueltas alrededor del satélite natural durante otros cinco a siete días. Luego se planeó que la nave espacial aterrizara en la región polar sur de la Luna, cerca del cráter Boguslawsky . Luna desarrolló una "situación de emergencia" que ocurrió durante la reducción de la sonda a una órbita previa al aterrizaje. El módulo de aterrizaje lunar perdió abruptamente la comunicación a las 2:57 pm (11:57 GMT). Luna 25 era solo un módulo de aterrizaje, con la misión principal de probar la tecnología de aterrizaje. La misión transportaba 30 kg (66 lb) de instrumentos científicos, incluido un brazo robótico para muestras de suelo y posible hardware de perforación. [19] El lanzamiento se llevó a cabo en un cohete Soyuz-2.1b con la etapa superior Fregat , desde el Cosmódromo Vostochny . [20] [21]
El 23 de agosto de 2023 a las 12:34 UTC , la misión Chandrayaan-3 de la India se convirtió en la primera misión lunar en lograr un aterrizaje suave cerca del polo sur lunar. La misión consistió en un módulo de aterrizaje y un explorador para realizar experimentos científicos. [22]
El módulo de aterrizaje IM-1 Odysseus tardó unos seis días en viajar desde la Tierra hasta la Luna. Una vez en las proximidades de la Luna, el módulo de aterrizaje pasó aproximadamente un día terrestre más orbitando la Luna. Esto estableció el 22 de febrero de 2024 a las 11:24 PM UTC como la fecha de aterrizaje lunar del módulo de aterrizaje. [23] [24] El objetivo inicial era aterrizar dentro del cráter Malapert-A, que está a unos 300 km (190 mi) del polo sur lunar. [25] [26] Más tarde, la hora exacta del aterrizaje se anunció como las 11:24 PM UTC. [ cita requerida ] Odysseus se convirtió en el primer alunizaje estadounidense en el siglo XXI.
Justo antes de aterrizar, a unos 30 m (98 pies) sobre la superficie lunar, se planeó que el módulo de aterrizaje Odysseus expulsara el CubeSat equipado con la cámara EagleCam , que se habría dejado caer sobre la superficie lunar cerca del módulo de aterrizaje, con una velocidad de impacto de aproximadamente 10 m/s (22 mph). Sin embargo, debido a complicaciones derivadas de un parche de software, se decidió que EagleCam no sería expulsada al aterrizar. Posteriormente fue expulsada el 28 de febrero, pero fue parcialmente un fracaso ya que devolvió todo tipo de datos, excepto imágenes posteriores al aterrizaje de IM-1 que eran el objetivo principal de su misión. [27] [28] [29] [30]
La región del polo sur lunar se considera un lugar atractivo para futuras misiones de exploración y adecuado para un puesto avanzado lunar. Los lugares permanentemente sombreados de la Luna podrían contener hielo y otros minerales, que serían recursos vitales para futuros exploradores. Los picos de las montañas cerca del polo están iluminados durante largos períodos de tiempo y podrían usarse para proporcionar energía solar a un puesto avanzado. Con un puesto avanzado en la Luna, los científicos podrán analizar agua y otras muestras volátiles que datan de la formación del Sistema Solar . [2]
Los científicos utilizaron LOLA (Lunar Orbiter Laser Altimeter), un dispositivo utilizado por la NASA para proporcionar un modelo topográfico preciso de la Luna. [31] Con estos datos, se encontraron lugares cerca del polo sur en Connecting Ridge, que conecta Shackleton con el cráter de Gerlache , [8] que producían luz solar durante el 92,27-95,65% del tiempo en función de la altitud que oscilaba entre los 2 m y los 10 m sobre el suelo. En los mismos lugares se descubrió que los períodos de oscuridad continua más largos eran de solo 3 a 5 días. [8]
El polo sur lunar es un lugar donde los científicos pueden realizar observaciones astronómicas únicas de ondas de radio por debajo de los 30 MHz. Los microsatélites chinos Longjiang se lanzaron en mayo de 2018 para orbitar la Luna, y Longjiang-2 operó en esta frecuencia hasta el 31 de julio de 2019. [32] [33] [34] [35] Antes de Longjiang-2 , ningún observatorio espacial había podido observar ondas de radio astronómicas en esta frecuencia debido a las ondas de interferencia de los equipos en la Tierra. El polo sur lunar tiene montañas y cuencas, como el lado sur de la montaña Malapert , que no miran hacia la Tierra y serían un lugar ideal para recibir tales señales de radio astronómicas desde un observatorio de radio terrestre. [36]
La energía solar, el oxígeno y los metales son recursos abundantes en la región del polo sur. [38] Al ubicar una instalación de procesamiento de recursos lunares cerca del polo sur, la energía eléctrica generada por el sol permitirá un funcionamiento casi constante. [39] Los elementos que se sabe que están presentes en la superficie lunar incluyen, entre otros, hidrógeno (H), [40] oxígeno (O), silicio (Si), hierro (Fe), magnesio (Mg), calcio (Ca), aluminio (Al), manganeso (Mn) y titanio (Ti). Entre los más abundantes están el oxígeno, el hierro y el silicio. El contenido de oxígeno se estima en un 45% (en peso).
Blue Origin está planeando una misión a la región polar sur en aproximadamente 2024. [41] [42] [43] El módulo de aterrizaje Blue Moon se deriva de la tecnología de aterrizaje vertical utilizada en el cohete suborbital New Shepard de Blue Origin. [44] Esto conduciría a una serie de misiones de aterrizaje con equipos para una base tripulada en un cráter de la región polar sur utilizando su módulo de aterrizaje Blue Moon . [42] [43]
El programa Artemis de la NASA ha propuesto aterrizar varios módulos de aterrizaje y exploradores robóticos ( CLPS ) en preparación para el aterrizaje tripulado de Artemis III en 2025 en la región del polo sur. [45]
Actualizado a las 12:49 a. m. EDT, 24 de agosto de 2023.
Según el plan de la NASA, se llevaría a cabo una misión para aterrizar en la Luna durante el tercer lanzamiento del Sistema de Lanzamiento Espacial. Los astronautas, incluida la primera mujer en caminar sobre la Luna, dijo Bridenstine, primero se detendrían en el puesto de avanzada lunar en órbita. Luego tomarían un módulo de aterrizaje hasta la superficie cerca de su polo sur, donde existe agua congelada dentro de los cráteres.
