El experimento accidental arrojará luz sobre la física de los impactos en el espacio.

El 4 de marzo de 2022, un propulsor de cohete gastado y solitario chocará contra la superficie de la Luna a casi 6,000 mph. Una vez que el polvo se haya asentado, el Orbitador de Reconocimiento Lunar de la NASA se colocará en posición para obtener una vista de cerca del cráter humeante y, con suerte, arrojará algo de luz sobre la misteriosa física de los impactos planetarios.

Como científico planetario que estudia la Luna, veo este impacto no planificado como una oportunidad emocionante. La Luna ha sido un testigo firme de la historia del sistema solar, su superficie llena de cráteres registró innumerables colisiones en los últimos 4 mil millones de años. Sin embargo, los científicos rara vez logran vislumbrar los proyectiles, generalmente asteroides o cometas, que forman estos cráteres. Sin conocer los detalles de lo que creó un cráter, los científicos no pueden aprender mucho al estudiar uno.

El próximo impacto del cohete proporcionará un experimento fortuito que podría revelar mucho sobre cómo las colisiones naturales golpean y recorren las superficies planetarias. Una comprensión más profunda de la física del impacto contribuirá en gran medida a ayudar a los investigadores a interpretar el paisaje árido de la Luna y también los efectos que tienen los impactos en la Tierra y otros planetas.

Cuando un cohete se estrella en la Luna

Ha habido cierto debate sobre la identidad exacta del objeto que cae actualmente en curso de colisión con la Luna. Los astrónomos saben que el objeto es un propulsor de etapa superior descartado del lanzamiento de un satélite a gran altitud. Tiene aproximadamente 40 pies (12 metros) de largo y pesa casi 10,000 libras (4,500 kilogramos). La evidencia sugiere que es probable que sea un cohete SpaceX lanzado en 2015 o un cohete chino lanzado en 2014, pero ambas partes han negado la propiedad.

Se espera que el cohete se estrelle contra la vasta llanura árida dentro del cráter gigante Hertzsprung, justo sobre el horizonte en el lado opuesto de la Luna desde la Tierra.

Un instante después de que el cohete toque la superficie lunar, una onda de choque viajará a lo largo del proyectil a varias millas por segundo. En cuestión de milisegundos, la parte trasera del casco del cohete se borrará con pedazos de metal que explotarán en todas las direcciones.

Una onda de choque gemela viajará hacia abajo en la capa superior de polvo de la superficie de la Luna llamada regolito. La compresión del impacto calentará el polvo y las rocas y generará un destello al rojo vivo que sería visible desde el espacio si hubiera una nave en el área en ese momento. Una nube de roca y metal vaporizados se expandirá desde el punto de impacto a medida que el polvo y las partículas del tamaño de la arena se arrojen hacia el cielo. En el transcurso de varios minutos, el material expulsado volverá a llover sobre la superficie alrededor del cráter que ahora arde sin llama. Prácticamente nada quedará del desafortunado cohete.

Si eres un fanático del espacio, es posible que hayas experimentado un déjà vu al leer esa descripción: la NASA realizó un experimento similar en 2009 cuando estrelló intencionalmente el Lunar Crater Observation and Sensing Satellite, o LCROSS, en un cráter permanentemente sombreado cerca del sur lunar. polo. Fui parte de la misión LCROSS y fue un éxito rotundo. Al estudiar la composición de la columna de polvo que se elevó hacia la luz del sol, los científicos pudieron encontrar señales de unos cientos de libras de hielo de agua que habían sido liberadas de la superficie de la Luna por el impacto. Esta fue una evidencia crucial para respaldar la idea de que durante miles de millones de años, los cometas han estado entregando agua y compuestos orgánicos a la Luna cuando chocan contra su superficie.

Sin embargo, debido a que el cráter del cohete LCROSS está oscurecido permanentemente por las sombras, mis colegas y yo hemos luchado durante una década para determinar la profundidad de esta capa enterrada rica en hielo.

Observando con el Lunar Reconnaissance Orbiter

El experimento accidental del próximo choque dará a los científicos planetarios la oportunidad de observar un cráter muy similar a la luz del día. Será como ver el cráter LCROSS con todo detalle por primera vez.

Dado que el impacto ocurrirá en el lado oculto de la Luna, estará fuera de la vista de los telescopios terrestres. Pero aproximadamente dos semanas después del impacto, el Lunar Reconnaissance Orbiter de la NASA comenzará a vislumbrar el cráter a medida que su órbita lo lleva por encima de la zona de impacto. Una vez que las condiciones sean las adecuadas, la cámara del orbitador lunar comenzará a tomar fotografías del lugar del impacto con una resolución de aproximadamente 3 pies (1 metro) por píxel. Los orbitadores lunares de otras agencias espaciales también pueden enfocar sus cámaras en el cráter.

Se espera que la forma del cráter y el polvo y las rocas expulsados revelen cómo estaba orientado el cohete en el momento del impacto. Una orientación vertical producirá una característica más circular, mientras que un patrón de escombros asimétrico podría indicar más bien una caída de panza. Los modelos sugieren que el cráter podría tener entre 30 y 100 pies (10 a 30 metros) de diámetro y entre 6 y 10 pies (2 a 3 metros) de profundidad.

La cantidad de calor generado por el impacto también será información valiosa. Si las observaciones se pueden hacer lo suficientemente rápido, existe la posibilidad de que el instrumento infrarrojo del orbitador lunar pueda detectar material incandescente dentro del cráter. Esto podría usarse para calcular la cantidad total de calor del impacto. Si el orbitador no puede obtener una vista lo suficientemente rápido, se podrían usar imágenes de alta resolución para estimar la cantidad de material derretido en el cráter y el campo de escombros.

Al comparar imágenes de antes y después de la cámara y el sensor de calor del orbitador, los científicos buscarán cualquier otro cambio sutil en la superficie. Algunos de estos efectos pueden extenderse cientos de veces el radio del cráter.

¿Por qué esto es importante?

Los impactos y la formación de cráteres son un fenómeno generalizado en el sistema solar. Los cráteres rompen y fragmentan las cortezas planetarias, formando gradualmente la capa superior granular suelta común en la mayoría de los mundos sin aire. Sin embargo, la física general de este proceso no se comprende bien a pesar de lo común que es.

Observar el próximo impacto del cohete y el cráter resultante podría ayudar a los científicos planetarios a interpretar mejor los datos del experimento LCROSS de 2009 y producir mejores simulaciones de impacto. Con una verdadera falange de misiones planeadas para visitar la Luna en los próximos años, el conocimiento de las propiedades de la superficie lunar, especialmente la cantidad y profundidad del hielo enterrado, tiene una gran demanda.

Independientemente de la identidad de este cohete descarriado, este raro evento de impacto proporcionará nuevos conocimientos que pueden resultar críticos para el éxito de futuras misiones a la Luna y más allá.