Polo sul da Lua

O polo sul lunar é o ponto mais ao sul da Lua. É uma região de grande interesse dos cientistas por causa da ocorrência de gelo de água em crateras com áreas permanentemente sombreadas ao seu redor. A região do polo sul lunar apresenta crateras que são únicas porque a luz solar quase constante não atinge seu interior. Essas crateras são conhecidas como "armadilhas frias" que contêm registros fósseis de hidrogênio, gelo de água e outros voláteis que datam da formação e evolução do Sistema Solar. ^[1][2] Em contraste, a região do polo norte lunar exibe uma quantidade muito menor de crateras em iguais características. ^[3]

O polo sul lunar está localizado no centro do Círculo Polar Antártico (80°S a 90°S).^[2][4] O giro do eixo é de 88,5 graus do plano da eclíptica. O polo sul lunar mudou 5,5 graus de sua posição original bilhões de anos atrás.^[5] Essa mudança alterou o eixo rotacional da Lua, permitindo que a luz solar atingisse áreas anteriormente na sombra, mas o polo sul ainda apresenta algumas áreas completamente sombreadas. Por outro lado, o polo também contém áreas com exposição permanente à luz solar. ^[6] A região do polo sul apresenta muitas crateras e bacias, como a bacia Pólo Sul–Aitken, que parece ser uma das características mais fundamentais da Lua, e montanhas como o Pico Epsilon a 9050m de altura, mais alto que qualquer montanha na Terra. ^[7] A temperatura média do pólo sul é de aproximadamente 260 K (−13 °C).^[7]

O polo definido pelo eixo rotacional da Lua fica dentro da Cratera Shackleton. As crateras notáveis ​​mais próximas do polo sul lunar incluem Cratera de Gerlache, Sverdrup, Shoemaker, Faustini, Haworth, Nobile e Cabeus.

O polo sul lunar apresenta uma região com bordas de crateras expostas à iluminação solar quase constante, mas o interior das crateras é permanentemente protegido da luz solar. A iluminação da área foi estudada usando modelos digitais de alta resolução produzidos a partir de dados do Lunar Reconnaissance Orbiter.^[8] A superfície lunar também pode refletir vento solar como átomos neutros energéticos. Em média, 16% desses átomos são prótons que variam com base na localização. Esses átomos causam um fluxo integral. ^[9]

"Armadilhas frias" é o nome dado à alguns lugares importantes na região do polo sul lunar que possivelmente contém gelo de água, que eram originalmente de cometas, meteoritos e ferro induzida por vento solar, além de outros depósitos voláteis. A partir de experimentos e leituras de amostras, os cientistas foram capazes de confirmar que as essas regiões contêm gelo. Hidroxila também foi encontrada nessas armadilhas frias. A descoberta desses dois compostos levou ao financiamento de missões focadas principalmente nos polos lunares usando detecção infravermelha em escala global. O gelo permanece nessas armadilhas por causa do comportamento térmico da Lua que é controlado por propriedades termofísicas, como a dispersão de luz solar, re-radiação térmica, calor interno e luz refletida pela Terra.^[10]

Existem áreas onde a crosta lunar é magnetizada. Isso é conhecido como uma anomalia magnética possivelmente devida a presença de ferro metálico em regiões como a bacia Pólo Sul–Aitken. No entanto, a concentração de ferro que se acredita estar na bacia ainda não foi detectada em mapeamentos, pois o ferro poderia estar localizado numa região muito profundo na crosta da Lua para os mapeamentos detectarem ou a anomalia magnética é causada por outro fator que não envolve propriedades metálicas. As detecções até o momento provaram-se inadequadas devido às inconsistências entre os mapas que foram usados.^[11]

Orbitadores de vários países exploraram a região ao redor do polo sul lunar. Estudos extensivos foram conduzidos por orbitadores lunares como: Clementine, Lunar Prospector, Lunar Reconnaissance Orbiter, Kaguya, e Chandrayaan-1, que descobriram a presença de água lunar. A missão LCROSS da NASA encontrou uma quantidade significativa de água em Cabeus. ^[12] A missão LCROSS caiu deliberadamente no solo de Cabeus e, a partir de amostras, descobriu-se que continha quase 5% de água.^[13]

O Orbitador de Reconhecimento Lunar (Lunar Reconnaissance Orbiter - LRO) foi lançado pela NASA em 18 de junho de 2009 e ainda está mapeando a região do polo sul lunar. Esta missão ajuda os cientistas a ver se a região do polo sul lunar tem recursos sustentáveis ​​suficientes para sustentar uma estação tripulada permanente. O LRO carrega o Diviner Lunar Radiometer Experiment, que investiga a radiação e as propriedades termofísicas da superfície do polo sul. Ele detecta a radiação solar refletida e as emissões infravermelhas internas. O LRO Diviner é capaz de detectar onde o gelo pode estar preso na superfície.^[10]

O Lunar Crater Observation and Sensing Satellite (LCROSS) foi uma espaçonave robótica operada pela NASA. A missão foi concebida como um meio de baixo custo para determinar a natureza do hidrogênio detectado nas regiões polares da Lua. ^[14] Lançado imediatamente após a descoberta de água lunar por Chandrayaan-1 o principal objetivo da missão LCROSS era explorar ainda mais a presença de água na forma de gelo em uma cratera permanentemente sombreada perto de uma região polar lunar.^[15][16] Foi lançado junto com o Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) e seu estágio Centaur Upper. Foi bem-sucedido em confirmar água na cratera lunar sul Cabeus. ^[17]

A Sonda de Impacto Lunar (Moon Impact Probe - MIP) desenvolvida pela Organização de Pesquisa Espacial Indiana (ISRO), a agência espacial nacional da Índia, foi uma sonda lunar que foi lançada pelo orbitador lunar Chandrayaan-1 sensoriamento remoto da ISRO, que por sua vez foi lançado em 22 de outubro de 2008. A sonda separou-se do orbitador lunar Chandrayaan-1 em 14 de novembro de 2008, 20:06 IST e após quase 25 minutos caiu conforme planejado, perto da borda da cratera Shackleton. Com esta missão, a Índia se tornou a primeira a nação a impactar o Polo Sul lunar. ^[18][19]

A Rússia lançou seu módulo lunar Luna 25 em 10 de agosto de 2023.^[20] O lançamento ocorreu em um foguete Soyuz-2.1b com estágio superior Fregat, do Cosmódromo de Vostochny.^[21][22]A Luna 25 passou cinco dias viajando para a Lua, então ficou circulando o satélite natural por mais cinco a sete dias. A nave espacial então foi planejada para ser pousada na região polar sul da Lua, perto da cratera Boguslawsky. O módulo de pouso sofreu uma "situação de emergência" que ocorreu durante a redução da sonda para uma órbita de pré-pouso. O módulo lunar perdeu abruptamente a comunicação às 14h57 (11h57 GMT). A Luna 25 era apenas um módulo de pouso, com a missão principal de provar a tecnologia de pouso. A missão estava carregando 30kg de instrumentos científicos, incluindo um braço robótico para amostras de solo e possível equipamento de perfuração.^[23]

Em 23 de agosto de 2023, 12:34 UTC, a Chandrayaan-3 da Índia se tornou a primeira missão lunar a conseguir um pouso suave perto do polo sul lunar. A missão consistia em um módulo de pouso e um rover para realizar experimentos científicos. ^[24]

Em fevereiro de 2024, a missão IM-1 foi lançada com destino a lua junto com seu módulo de pouso IM-1 Odysseus. A missão levou cerca de seis dias para viajar da Terra até a Lua. Uma vez nas proximidades da Lua, o módulo de pouso passou aproximadamente mais um dia terrestre orbitando a Lua. ^[25][26] O objetivo inicial era pousar na cratera Malapert-A, que fica a cerca de 300km do polo sul lunar. Após o pouso o módulo tombou para um lado, porém a missão foi tida com um sucesso. ^[27][28] Mais tarde, o horário exato do pouso foi anunciado como 23h24 UTC. Odysseus se tornou o primeiro pouso lunar dos EUA no século XXI.

Pouco antes do pouso, a aproximadamente 30m acima da superfície lunar, o módulo de pouso Odysseus foi programado para ejetar um CubeSat equipado com a câmera EagleCam, que teria sido lançado na superfície lunar perto do módulo de pouso, com uma velocidade de impacto de cerca de 10m/s. No entanto, devido a complicações de software, foi decidido que a EagleCam não seria ejetada após o pouso. Mais tarde, ela foi ejetada em 28 de fevereiro, mas falhou novamente pois retornou todos os tipos de dados, exceto imagens pós-pouso do IM-1, que eram o objetivo principal de sua missão.^[29][30]

A Blue Origin está planejando uma missão para a região polar sul por volta de 2024. ^[31][32][33] O módulo de pouso Blue Moon deriva da tecnologia de pouso vertical usada no foguete suborbital New Shepard da Blue Origin. ^[34] Isso levaria a uma série de missões de pouso de equipamentos para uma base tripulada em uma cratera da região polar sul usando seu módulo de pouso Blue Moon.^[32][33]

O programa Artemis da NASA propôs pousar vários módulos de pouso e rovers robóticos (CLPS) em preparação para o pouso tripulado do Artemis 3 em 2025 na região polar sul. ^[35]

Energia solar, oxigênio e metais são recursos abundantes na região polar sul. ^[36] Ao localizar uma instalação de processamento de recursos lunares perto do polo sul, a energia elétrica gerada pela energia solar permitirá uma operação quase constante. ^[37] Os elementos conhecidos por estarem presentes na superfície lunar incluem, entre outros, hidrogênio (H) ^[38] oxigênio (O), silício (Si), ferro (Fe), magnésio (Mg), cálcio (Ca), alumínio (Al), manganês (Mn) e titânio (Ti). Entre os mais abundantes estão oxigênio, ferro e silício. O teor de oxigênio é estimado em 45% (em peso).