Investigadores de la Universidad Metropolitana de Tokio han utilizado simulaciones para demostrar que un pequeño telescopio de rayos X recientemente desarrollado podría ayudar a crear un mapa químico de toda la superficie lunar. Un mapa de este tipo sería un paso importante hacia la comprensión de cómo se formó, cambió y evolucionó la Luna con el tiempo.
Su modelado detallado, que incluía detectores de telescopios y una misión satelital realista en órbita lunar, sugirió que un telescopio podría mapear los cinco elementos clave en aproximadamente dos años. Un gran conjunto de detectores de cinco por cinco puede producir mapas más nítidos y realizar el trabajo más rápido.
Mapeando la química de la Luna
La historia geológica de la Luna aún no se comprende del todo. Una gran razón es que los científicos aún no cuentan con un mapa geoquímico completo de la superficie lunar. Dado que los investigadores no pueden simplemente recolectar muestras de cada parte de la Luna, deben confiar en métodos de detección remota.
Uno de estos métodos es la obtención de imágenes por fluorescencia de rayos X. En este método, se apuntan detectores a la Luna para captar los rayos X que emiten determinados elementos tras ser impactados por la radiación solar. Estas señales pueden ayudar a revelar qué elementos están presentes en diferentes regiones de la superficie.
Por qué los mapas lunares completos son difíciles
Observaciones anteriores de las misiones Apolo y Chandrayaan produjeron mapas parciales útiles, pero todavía falta un mapa mundial completo. Crear uno es técnicamente difícil por varias razones. Las misiones tienen un tiempo limitado para recolectar suficientes señales de rayos X generadas por la luz solar, y los detectores pueden degradarse durante largos períodos en el espacio.
El problema es particularmente difícil cerca de los polos de la Luna. En estas regiones, los rayos X solares son débiles, lo que dificulta la recopilación de las señales necesarias para detectar elementos de la superficie.
Un telescopio compacto de rayos X para la órbita lunar
Para superar estos obstáculos, un equipo dirigido por Irie Toida de la Universidad Metropolitana de Tokio y el profesor Yuichiro Izo propuso utilizar un telescopio compacto de rayos X en un satélite en órbita lunar. El telescopio permitirá observar amplias áreas de la superficie lunar durante fuertes erupciones solares, cuando el Sol emite una iluminación de rayos X más intensa.
Los telescopios de rayos X tradicionales suelen ser demasiado grandes y pesados para este tipo de misiones. Por el contrario, el telescopio compacto del equipo fue diseñado originalmente para estudiar la magnetosfera de la Tierra y pesa menos de diez kilogramos. Su pequeño tamaño puede hacerlo práctico para observaciones de satélites lunares a largo plazo.
El detector también ha sido probado en condiciones de radiación mucho más altas que las esperadas en la órbita lunar. Esta estabilidad puede respaldar imágenes sólidas, de área amplia y de alta resolución en una misión prolongada.
La simulación muestra el camino hacia un mapa de luna llena
Luego, los investigadores agregaron las especificaciones del telescopio a una simulación numérica para probar si una misión satelital podría mapear con éxito la luna. Suponiendo 300 erupciones solares por año y un solo telescopio en un satélite en órbita lunar, la simulación muestra que se puede cartografiar toda la superficie lunar en busca de cinco elementos (oxígeno, hierro, magnesio, aluminio, silicio) en dos años utilizando una cuadrícula de 70 x 70 km.
Debido a que el telescopio es tan compacto, el equipo también probó un satélite que transportaba el telescopio en una disposición de cinco por cinco. Según simulaciones, este sistema de 25 telescopios podría reducir el tiempo de misión en un año. Con dos años de funcionamiento, también puede mapear el sodio y al mismo tiempo mejorar el tamaño de la cuadrícula a 30 x 30 km.
Una nueva ventana a la geología lunar
Si cualquiera de los conceptos de la misión se hace realidad, producirá el primer mapa completo de abundancias elementales en toda la Luna. El logro brindará a los científicos una nueva y poderosa herramienta para estudiar la geología lunar y reconstruir la larga y compleja historia de la Luna.
Este trabajo fue apoyado por la subvención JSPS KAKENHI número 21H04972.
