A través de Programa Artemisa, la NASA planea enviar a los primeros astronautas a la Luna en más de cincuenta años. Antes de que termine la década, este programa tiene como objetivo establecer la infraestructura que permitirá un «programa sostenido de exploración y desarrollo lunar». La Agencia Espacial Europea (ESA) también tiene grandes planes, que incluyen la creación de un Pueblo de la luna que servirá como sucesor espiritual de la Estación Espacial Internacional (ISS). China y Roscosmos también se unieron en junio de 2021 para anunciar que construirían el Estación Internacional de Investigación Lunar (ILRS) alrededor del polo sur lunar.
En todos los casos, las agencias espaciales planean recolectar recursos locales para satisfacer sus necesidades de construcción y a largo plazo, un proceso conocido como Utilización de recursos in situ (ISRU). Basado en muestras devueltas por la quinta misión del Programa de exploración lunar china (Chang’e-5), un equipo de investigadores de la Academia de Ciencias de China (CAS) identificó fibras de vidrio autóctonas por primera vez. De acuerdo a un papel que escribieronestas fibras se formaron por impactos pasados en la región y podrían ser un material de construcción ideal para futuras bases lunares.
El trabajo fue dirigido por Rui Zhao, Laiquan Shen, Dongdong Xiao y Chao Chang del Instituto de Física CAS (IOP) en Beijing. A ellos se unieron investigadores del Centro de Ciencia de Materiales e Ingeniería Optoelectrónica de la Academia de Ciencias de la Universidad de China (UCAS), la Laboratorio de materiales del lago Songshanel Laboratorio de Tecnología Espacial Qian Xuesenel Academia China de Tecnología Espacial (CAST), y el Facultad de Ingeniería y Ciencias Aplicadas en la Universidad de Nanjing. El papel del equipo, “Diversos vasos revelados del regolito lunar Chang’E-5”, apareció recientemente en el Revista Nacional de Ciencias.
Como indicó el equipo de IOP en su artículo, los cristales lunares son un componente importante de los suelos lunares y se producen mediante varios procesos. En total, identificaron cinco tipos según el proceso de formación involucrado: volcánico, impacto, adherido, depositado e irradiado. Estos vidrios pueden permanecer estables durante miles de millones de años, proporcionando un registro geológico de la Luna y permitiendo una mejor comprensión de su formación y evolución. Esto incluye preguntas relacionadas con la duración del vulcanismo, el Bombardeo Pesado Tardío, los orígenes del agua lunar y la presencia de un campo magnético lunar.
El equipo determinó que los impactos son los procesos más activos en la superficie lunar, ya que son «altamente heterogéneos tanto en escala temporal como espacial», es decir, los impactos son un fenómeno continuo, a diferencia del vulcanismo y otras actividades geológicas que terminaron hace miles de millones de años. Al estudiar los diversos vidrios en los 1,73 kg (3,8 libras) de regolito lunar devuelto por Chang’E-5 (CE-5) de la región del mar norteño Oceanus Procellarum, pudieron aclarar sus orígenes y atribuirlo a tres mecanismos principales: impacto, deposición e irradiación.
Como afirman, las muestras eran bastante diferentes de las devueltas por los astronautas del Apolo y el programa soviético Luna, lo que sugiere que en Oceanus Procellarum funcionaban diferentes mecanismos:
“En comparación con las muestras anteriores de Apolo y Luna que están limitadas en edades de volcanismo estrechas de 3.9-3.0 Ga y cubren solo alrededor del 4.4% de la superficie del lado cercano lunar, las muestras CE-5 se recolectan de la región lunar más joven fechada en 2.0 Ga y latitud media-alta más alta, lo que permite estudiar la Luna en un rango espaciotemporal extendido. Las caracterizaciones preliminares muestran que las muestras CE-5 son muestras maduras, pero tienen un contenido de vidrio significativamente menor de 8,3 % a 20,0 % que el de las muestras de Apolo (25,4 % a 72,3 %), lo que implica un entorno espacial bastante diferente al de los sitios de Apolo”.
Al caracterizar las propiedades morfológicas, microestructurales y geoquímicas de las muestras, el equipo encontró que las muestras CE-5 contenían varios materiales vítreos. Como se muestra en la imagen de arriba, esto incluía partículas de vidrio de varias formas, como glóbulos, elipsoides, mancuernas y lágrimas (a a i). También notaron la presencia de fibras de vidrio alargadas que (según su elongación) variaban en forma desde renacuajos (n), mazas (o) y filamentos (p). Además, concluyeron que estas fibras estaban formadas por materiales fundidos creados por impactos que se enfriaron al entrar en contacto con el entorno lunar.
Estas fibras serían un material de construcción altamente efectivo, de acuerdo con las propuestas para construir bases lunares a través de ISRU. El equipo de IOP indicó esto al abordar intentos anteriores de fabricar fibras de vidrio artificiales a partir de simuladores de regolito lunar en el laboratorio. En resumen, su análisis demostró que estas fibras podrían recolectarse en la Luna y usarse para fabricar los materiales necesarios:
“[Attemps were made using] Materiales de simulación lunar para fabricar fibras de vidrio artificiales en laboratorios para la futura construcción de bases lunares. Nuestros hallazgos demuestran directamente que las fibras de vidrio se pueden producir in situ en la Luna, lo que podría inspirar la fabricación espacial de fibras de vidrio, como fibras ópticas homogéneas, y fortalecer las fibras estructurales requeridas por futuras bases lunares”.
Antes de que las agencias espaciales puedan construir hábitats a largo plazo en la Luna, la investigación que caracteriza el entorno lunar y sus recursos es absolutamente esencial. Además de proporcionar nuevos conocimientos sobre los muchos procesos que han dado forma a la superficie lunar a lo largo del tiempo, el estudio IOP podría proporcionar un camino hacia la creación de bases permanentes en la Luna. Esta investigación también podría informar futuras misiones a Marte, que la NASA y China planean comenzar para 2033. Estas misiones incluyen la creación de hábitats en la superficie, y una mayor caracterización del entorno marciano podría conducir a métodos de construcción especializados.
Otras lecturas: CGTN, Revista Nacional de Ciencias
