Misión Chang’e 5: primera detección directa de agua en la superficie de la Luna

Por Daniel Marín, el 19 enero, 2022. Categoría(s): Astronáutica • Astronomía • China • Luna ✎ 109

El 17 de diciembre de 2020 la cápsula de la misión Chang’e 5 regresó a la Tierra con un tesoro muy preciado: 1,73 kg de muestras procedentes de la Luna. Estas muestras de nuestro satélite, las primeras en 44 años, están siendo analizadas concienzudamente y ya se ha confirmado que, como se esperaba, son las más jóvenes conocidas, con una edad de casi dos mil millones de años. Al fin y al cabo, la Chang’e 5 aterrizó en la zona de Mons Rümker (Oceanus Procellarum) con el objetivo de recoger muestras de poca antigüedad que permitiesen reconstruir con mayor precisión la historia de nuestro satélite. Sin embargo, además de recoger regolito y rocas de la Luna, la etapa de descenso de la Chang’e 5 también iba equipada con tres instrumentos para estudiar las muestras en su contexto. El análisis de los datos de estos instrumentos ha permitido realizar un descubrimiento que, este sí, ha sido bastante más inesperado: la presencia de agua en una roca situada en la superficie. Se trata de la primera detección directa de agua en la superficie de la Luna.

Panorámica de la zona de alunizaje de la Chang’e 5, denominada Statio Tianchuan. La colina Mons Heng se ve en el horizonte. La roca en primer plano, a la derecha de la pata del tren de aterrizaje, es en la que se ha detectado agua (CNSA / Mattias Malmer /@3Dmattias).

Antes de seguir, debemos recordar que el asunto del «agua en la Luna» es un tema recurrente en los medios de comunicación. Puede que no sea tan cansino como el del «agua en Marte», pero casi. Ya en 1978 el análisis de las muestras de la sonda soviética Luna 24 reveló la presencia de agua en nuestro satélite, aunque en su momento hubo un debate muy intenso con respecto a la fiabilidad de estos datos. Más adelante, a finales de la primera década de este siglo, el instrumento M3 a bordo de la sonda india Chandrayaan 1 confirmó que había agua sobre prácticamente toda la superficie lunar —en cantidades muy, muy pequeñas, eso sí—. Esta agua superficial no debe confundirse con los depósitos de hielo que existen en los polos —especialmente en el polo sur—, que es otro tema recurrente de la exploración lunar, ni con el agua atrapada en algunos minerales hidratados de las rocas lunares (como la detectada en las muestras del Luna 24 o del Apolo). Aquí hablamos de agua que se forma en la propia superficie lunar debido a la interacción del viento solar con el regolito y, quizá, los volátiles aportados por el impacto de cuerpos menores contra la Luna. No obstante, existía cierta controversia sobre qué proporción de esta agua lunar superficial era agua propiamente dicha o, en realidad, se trataba del anión hidróxido (OH). Observaciones llevadas a cabo en 2020 por el telescopio aéreo SOFIA de la NASA indican que, efectivamente, el agua de la superficie lunar es real.

La sonda Chang’e 5 antes del lanzamiento (CNSA).
Elementos de la sonda Chang’e 5 (CNSA).

Volviendo a la Chang’e 5, la etapa de descenso de esta sonda incluía la cámara a color PCAM (Panoramic Camera) —además de otra cámara en blanco y negro en el brazo robot—, el espectrómetro LMS (Lunar Mineralogical Spectrometer) y un radar para estudiar el subsuelo de la zona de alunizaje. Los datos aportados por el LMS han sido los que han permitido identificar la presencia de agua en la superficie alrededor de la Statio Tianchuan (天船基地), que es como se ha bautizado el lugar de descenso de la Chang’e 5. Trabajando en modo hiperespectral, el LMS cubría un rango de 0,48 a 3,2 micras, con un intervalo espectral de 5 nanómetros. Y, en concreto, una de las rocas estudiadas, bautizada simplemente como ‘CE5-Rock’, presenta una absorción espectral intensa alrededor de las 2,85 micras, lo que indica la presencia de agua y aniones hidroxilos (el LMS no puede determinar qué proporción es agua y qué es OH). El equipo de la Chang’e 5 estima que esta roca tiene una concentración de agua de unas 180 ppm (partes por millón).

Imagen de la cámara y del instrumento LMS en el que se analiza la roca ‘CE5-Rock’ (Honglei Lin et al.).
Panorama en el que se aprecia la roca CE5-Rock, cerca del brazo robot de la misión (CNSA).
Detalle de la roca y el brazo robot (CNSA).

Esta roca contrasta con el resto del regolito de la zona, muy oscuro y bajo en volátiles, resultados que, por otro lado, concuerdan con los datos del instrumento M3 de la Chandrayaan 1. Según el LMS, la mayor parte de las zonas de regolito analizadas presentan una concentración de agua inferior a las 30 ppm, aunque en dos puntos la concentración subía hasta las 120 ppm. Pero, ¿de dónde viene esta agua? La teoría más popular es, como hemos visto, la que sitúa el origen de estos volátiles en el viento solar —formado principalmente por núcleos de hidrógeno y helio—, que, al interactuar con el suelo lunar crea aniones hidróxido y moléculas de agua. Sin embargo, la cantidad de agua de la roca CE5-Rock es superior a la que cabría esperar según los modelos teóricos, así que no se descarta que el agua haya estado en el interior de la roca desde su formación y que proceda del interior de la Luna. Aunque la CE5-Rock sigue en la Luna, las muestras traídas por la Chang’e 5 a la tierra incluyen rocas más pequeñas. Un estudio detallado de estas en los laboratorios terrestres nos dará más información en el futuro sobre este misterio.

Reflectividad del regolito y las rocas observadas por la Chang’e 5 comparadas con otras muestras lunares (Honglei Lin et al.).
Espectros (puntos azules) del instrumento LMS del regolito (izquierda) y la roca CE5-Rock comparado con un modelo con una determinada composición (líneas rojas) (Honglei Lin et al.).

Como vemos, el descubrimiento de agua en la Luna por parte de la Chang’e 5 no es revolucionario, pues ya sabíamos desde 2007, cuando la Chandrayaan 1 estudió nuestro satélite, que había agua en la superficie fuera de los polos. Sin embargo, sí es la primera vez que se detecta directamente en la superficie mediante una sonda espacial (el agua de las muestras de las misiones Apolo o de las sondas Luna se descubrió al analizarlas en la Tierra). Esta pequeña diferencia es significativa desde el punto de vista científico porque en esta ocasión hemos podido identificar la roca precisa que presenta mayor abundancia de agua, algo imposible de hacer desde la órbita, pero, sobre todo, es un hecho notable de cara al público. Al fin y al cabo, en los próximos años numerosos países, incluyendo China, planean enviar varias sondas a la superficie de la Luna. Una de las prioridades de la mayoría de estas misiones es el estudio del hielo polar. Pero, aunque tengan éxito, ya no podrán decir que son las primeras sondas en descubrir agua en la superficie lunar. Ese mérito le corresponde a la Chang’e 5, que pasará a la historia como la primera misión que descubrió agua en la superficie de nuestro satélite (otra cosa es que se descubra hielo en cantidades relativamente importantes, claro). Y es que en esta nueva guerra fría y carrera espacial lunar que vivimos, el control del relato es casi tan relevante como los logros científicos.

La colina Mons Heng vista por la Chang’e 5 (CNSA).
La Chang’e 5 vista por la sonda LRO de la NASA (NASA).

Referencias:

  • https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abl9174


109 Comentarios

  1. Ahora en prensa hablaban sobre el róver de la sonda, el Yutu-2, describen cómo ha encontrado un suelo lunar algo diferente. Creo que dicen algo de más ‘pegajoso’, pero patinando, mezcla de fino y grueso compacto…
    Y que quizás en el futuro serviría un robot con patas o mixto.

    Haciendo metáfora y broma:
    Avanzamos mucho desde la roca del conejo, y la roca de ‘moco’ como queso azul verde caramelizado.
    Y ahora pisamos una playita como de azúcar en polvo tamizado, o algodón de azúcar.
    Todo cuadra con los mitos! 😀

  2. El contrato de la Fase 1, ganado por SpX, supone realizar una misión con 2 astronautas (más una misión de prueba no tripulada).
    Un alunizaje rápido con hardware
    ±desechable.

    Las siguientes misiones dentro de la Fase2 (programa LETS) deben ser capaces de alunizar 4 astronautas, tener mayores capacidades y ser sostenibles. Supongo que se intentará reutilizar el máximo de hardware y reducir costes operativos.

    Si los landers lunares además tienen utilidad comercial, mucho mejor. Es lo que quiere la NASA, porque si tienen uso comercial el fabricante está más dispuesto a correr con parte de los gastos de desarrollo (ejemplo: Starship/Moonship).

    La Moonship es perfecta porque supera de largo los requerimientos de la Fase 1 y no le costará mucho superar de largo los de la Fase 2.

    En cambio, (como dijo la NASA en su informe y decisión sobre el lander de la Fase 1) los landers del National Team y Dynetics necesitan modificaciones en profundidad para cumplir los requisitos de la Fase 2.

    El programa LETS pretende seleccionar 2 landers para realizar misiones lunares tripuladas a lo largo de los años en un número indeterminado.
    Eso si el Congreso concede la financiación necesaria, si no la NASA se quedará con un único lander.
    Probablemente SpX será uno de los seleccionados, ya que será el único que contará con un lander ya desarrollado (en la Fase 1).
    Además, el lander de SpX no requiere modificaciones extensivas para cumplir los requisitos del programa LETS.

    *****

    Parece que el BE-4 se retrasa hasta mediados de año y el Vulcan hasta finales de año:

    https://spacenews.com/space-and-national-security-what-to-expect-in-2022/

    «If Vulcan is not ready for NSSL launches by 2023, the next option for the Space Force would be to reassign ULA’s missions to SpaceX.»

    Gracias a Blue Origin, SpaceX puede ganar contratos extra con los militares.

    1. No tiene sentido que el LETS lo gane ora vez la Moonship, debería servir para desarrollar un lander alternativo. Pero, allá la NASA con sus decisiones absurdas.
      En cuanto al programa Artemisa no creo que se pueda alunizar en Artemisa 3. Quizá de tiempo a que esté lista la miniGateway en 2025 y aprovechar esa misión en algo útil.

      1. Si el Congreso pone el dinero, habrá un segundo lander. En caso contrario la NASA tendrá que seguir con el lander desarrollado en la Fase 1.
        ¿Qué tiene eso de absurdo?

        Qué poco respeto hacia la NASA.

    1. Y vaya playita, hi, hi… Las pisadas parecen un poco en una playita de polvo de azúcar moreno… 😋
      Siendo en la Luna supongo que emociona mucho. Es como un astro muy familiar, viéndola tanto en el cielo, y ficciones, canciones, leyendas… A ver que encuentran los próximos robots en el polo sur o las cavidades gigantescas lunares! 🙂

    1. Ya de contaminar y dejar chatarras en el suelo lunar que al menos lo retransmitan en directo … y con cámara en 1ª persona y cerquita de la Chang’e 5 para que lo tengamos desde diversos ángulos. jejeje

      Lo que molaría de verdad, de ser posible, es que aterrizase una primera etápa de pie en la luna. Eso sí que sería digno de verse. Una primera etapa SSTO, recargarla de combustible en la gasolinera orbital Elon’s y enviarla a la luna para probar tecnología de aterrizaje.

  3. Traduzco: «Otra razón para no incluir un aterrizaje en Artemis 4 es la disponibilidad de un módulo de aterrizaje lunar. La adjudicación del Sistema de Aterrizaje Humano (HLS) de la NASA a SpaceX el año pasado sólo cubre el desarrollo de un módulo de aterrizaje y un único vuelo con tripulación en Artemis 3. La NASA adquirirá futuros aterrizajes a través de un esfuerzo separado, llamado Servicios de Transporte de Exploración Lunar (LETS). El objetivo de LETS es seleccionar una, y posiblemente más, empresas que proporcionen servicios de aterrizaje «sostenibles».
    «Pasarán unos dos años desde la adjudicación de la Opción A hasta la adjudicación de LETS antes de que tengamos este módulo de aterrizaje sostenible», dijo Kirasich. «Es un módulo de aterrizaje diferente con requisitos más agresivos que los de la Opción A».
    Kirasich dijo que, después de que una protesta y una demanda retrasaran el inicio del trabajo de la NASA con SpaceX en la adjudicación de la Opción A del HLS, la agencia está ahora «plenamente comprometida» con la compañía en el desarrollo del sistema de aterrizaje lunar Starship. «SpaceX hizo progresos» durante ese paréntesis, dijo, incluyendo la finalización de cinco hitos, como las pruebas del motor Raptor. La NASA revisó ese trabajo y dijo «que el precio pagado por esos cinco hitos se daba por bien empleado».

    Lo que no sé es si lo entiendo bien… Van a hacer otro aterrizador lunar? Se abre concurso nuevo, se pueden presentar los rechazados? Van a darle el plan b a un diseño anteriormente rechazado como plan A?

    1. que haya un HLS mas (opcion B) depende del presupuesto adjudicado para tal fin,
      y eso depende de el congreso de los EEUU de asignar presupuesto a la NASA para una opcion B,
      ya esta SpaceX, ya nadie le quita el contrato, pero se abriría nuevo concurso para un segundo HLS.

      1. No entiendo que se planteen un plan B a no ser que sepan que no funciona el A. Los gastos de Artemis no lo convierten en el programa más popular de la historia, ¿Para qué gastar en algo que en teoría está cubierto?

        1. Sin duda alguna SpaceX tiene los méritos, que mostrar (nada de ‘powerpoits’), para desarrollar el HLS, y si no le ponen “palos en la rueda” (Old Space + Jeff Bezos) a la Moonship (variante de la Starship) la Moonship sí lograra su objetivo;
          la discusión nunca fue si SpaceX merecía el contrato del HLS,
          sino el porque no se adjudico a una segunda empresa,
          y la respuesta es falta de presupuesto en la NASA,
          Ahora que si se cuenta con dos opciones, pues seria mejor, ¿no?
          pero la asignación de presupuesto para una opcion B depende del Congreso de los EEUU,
          y en cuanto a Artemis, nos guste o no las demoras y su excesivo costo (SLS) me parece necesario como un paso mas hacia adelante en la exploración espacial.
          Moonship depende del éxito de Artemis, y viceversa.
          Mucha gente piensa en pequeño landes,, pero la Moonship es algo pensando en grande, como por ejemplo par transportar maquinaria pesada de tipo industrial, no instrumental científico altamente integrado y optimizado.

          1. Perdona, Jx, en ningún momento he puesto en duda tus explicaciones ni tus informaciones, si ha dado la impresión distinta pido perdón… Sólo que me extraña, de dónde ha salido esa financiación extra para plan b?

            Sobre el SLS, Tim Dodd, the everyday astronaut (Parece que me lleve comisión), a pesar de estar muy cabreado con los sobrecostes y muy a favor de la valentía y la innovación de SpX, explicaba que ambos programas son necesarios precisamente por lo diferentes que son.

            NASA es probar y re-probar tecnología conocida, ir lento, asegurarse la financiación y una vez asentado todo, dar otro pasito. SpX es «If there are no failures you are not innovating enough». Hay explosiones, fallos, el SS pasa de 3 patas a 2 alerones, de composite a acero, de refrigeración por «sudor» a losetas, porque lo del sudor mola, pero no me da tiempo a implementarlo según el plan… Son aproximaciones diferentes, pero se complementan. Si falla una, está la otra, si «new Space» avanza a ciegas sin que el suelo se les hunda bajo los pies, perfecto, pero si lo hace tenemos «old space backup».

            Desde esa perspectiva, tiene sentido.

          2. SpaceX tendrá que competir en este plan B como todos, con la ventaja de tener su lander ya hecho.

            El plan B es para dividir el riesgo. SI pides un plan para un lander y tropecientas misiones, es un porron de dinero que te van a chapar tan pronto se pueda, asi que lo divides en un contrato relativamente pequeño que te facilite al menos un lander con seguridad, y otro plab B comercial de lanzamientos que camufla el desarrollo de otro lander adicional. BO tendrá que echar la carne al asador si quiere entrar, pero esta vez tendrá a sus ex-socios seguramente como competencia. Lockheed, Boeing, etc no querrán dejar de intentarlo, y solo habrá una plaza libre ya que SpaceX tendrá una casi garantizada. Al menos asi lo veo yo.

  4. No me puedo comprar una gráfica nueva desde hace tiempo y aún queda esperar y que si reventa si crisis semiconductores y crisis del silicio esto si es tremendo y me recuerda a Selene… Van a poner una fábrica en la luna? Yo lo de la escasez de productos y subida de precios lo veo una perdida de capacidades productivas nacionales y efecto Negativo de la globalización y estáis pensando en un programa tripulado europeo? Leyendo este como siempre buen artículo en un móvil chino… Y mi gráfica que?

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Por Daniel Marín, publicado el 19 enero, 2022
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