El artículo de Ars Technica, NASA busca ayuda de la industria con los alunizajes, el retorno de muestra potencial analiza el valor potencial del hielo en la luna como fuente de combustible en futuras misiones espaciales.
El hielo se sublima. Incluso si hace mucho frío escondido en sombras permanentes en cráteres cerca de los polos de la Luna, espero que tenga una presión de vapor distinta de cero.
Entonces, ¿qué evitaría que el hielo se sublimara lentamente durante millones de años? ¿O se está reponiendo de alguna manera?
El hielo se sublima.
También el rock. Sin embargo, el planeta Mercurio todavía está allí.
La razón por la que Mercurio aún existe es porque, aunque la roca sí se sublima, la velocidad a la que la roca se sublima es extremadamente baja, incluso a las temperaturas de la superficie de Mercurio. Lo mismo se aplica al hielo de agua a temperaturas muy bajas en esos cráteres permanentemente sombreados en la Luna. El hielo de agua a esas temperaturas tan bajas es esencialmente roca.
La tasa de sublimación extremadamente baja de un bloque de hielo de agua expuesto a ~100 kelvins daría como resultado que el hielo se adelgazara en un milímetro cada mil millones de años. Las temperaturas en las partes permanentemente sombreadas del cráter Shackleton son diez grados Kelvin más bajas que eso. Incluso el hielo de agua expuesto puede sobrevivir fácilmente durante miles de millones de años a esas bajas temperaturas. El hielo de agua cubierto por material puede sobrevivir incluso más tiempo.
Sobreestima la presión de vapor y subestima la fuente de energía del polvo
0,05 Pa es equivalente a una capa de 0,000018382 m de polvo que (si fuera un sellador) evitaría que el hielo se sublimara más si asumimos una densidad media de 1700 kg/m 3 y una gravedad de 1,6 m/s 2
Hay otros factores como que el agua es un solvente polar y, por lo tanto, la adhesión a las partículas de polvo como ejemplo (de la misma manera que por qué hay gases He, H, N en el regolito), ralentizando o deteniendo su viaje a través del polvo y ayudando a un mejor sellado. encima del hielo.
La velocidad media de las moléculas de hielo a 200K es de unos 16 m/s, lo que nos indica que no hay suficiente energía (para la mayoría de ellas) para salir volando del cráter de 80 m de profundidad.
Esencialmente es lo mismo que con los asteroides y cometas helados.
Pero, en general, todo se reduce a que había suficiente agua y la velocidad de escape del agua no fue lo suficientemente rápida, por lo que observamos su presencia.
Por supuesto, está sublimando. Y no solo hace frío, sino que la sublimación enfría aún más el hielo restante.
Dado que está en el polvo lunar, también es probable que una molécula de agua sublimada golpee una mota de polvo y se vuelva a congelar. Esto reduce efectivamente la velocidad a la que el agua se mueve desde las profundidades hasta la atmósfera lunar.
Me encontré con esta referencia nuevamente mientras escribía este comentario (el mismo que mencioné aquí , así que pensé en agregarlo a la mezcla explícitamente.
El documento es bastante completo e interesante, y creo que merece una lectura cuidadosa.
Nuevas estimaciones de la tasa de sublimación del hielo en la Luna Edgar L. Andreas, Icarus 186 (2007) 24–30:
¡ Esto es bastante sorprendente, la presión de vapor se ha medido experimentalmente en un rango de diez órdenes de magnitud!
Fig. 1. Mediciones o datos de referencia para la presión de vapor de saturación sobre una superficie plana de hielo de agua pura de Hilsenrath et al. (1960), Jancso et al. (1970), Bryson et al. (1974), Buck (1981) y Martí y Mauersberger (1993). Las expresiones funcionales para esat,i son de Buck (1981), Wagner et al. (1994) y Murphy y Koop (2005) y se dan en las ecuaciones. (2)–(4). La curva de Murphy y Koop está por debajo de la de Buck y Wagner et al. curvas en la región donde todas se superponen.
¡Aquí está el chiste, y tiene un gran impacto! ¡ Observe la anotación de 1 molécula por centímetro cuadrado por hora, y el hecho de que cada marca principal en el eje y representa diez órdenes de magnitud!
Fig. 2. La tasa de sublimación de una superficie plana de hielo puro calculada usando las expresiones de Buck (1981), Wagner et al. (1994) y Murphy y Koop (2005) para esat,i en la ecuación. (1). El eje izquierdo da la tasa de sublimación como flujo de masa; sus unidades son µg cm−2 h−1. El eje de la derecha da la tasa de sublimación como el número de moléculas de vapor de agua que salen de un centímetro cuadrado de la superficie del hielo por hora. La flecha muestra dónde la tasa de sublimación es de solo 1 molécula cm-2 h-1.
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