O Pólo Sul da Lua é o ponto no hemisfério sul da Lua onde o eixo de rotação lunar encontra sua superfície. É de particular interesse para os cientistas por causa da presença de gelo de água em suas crateras de escuridão eterna : estas nunca recebem a luz do sol e, portanto, permanecem permanentemente frias o suficiente para que o gelo e outras substâncias voláteis fiquem presas. Em contraste, a região do Pólo Norte da Lua tem uma quantidade muito menor de crateras protegidas de forma semelhante.
O eixo de rotação da Lua é praticamente perpendicular ao plano da eclíptica (à direção do Sol): sua inclinação é de apenas 1,5 °, enquanto o eixo dos pólos terrestres é de 23,5 °. Como resultado, a radiação solar está sempre pastando nas regiões polares de nosso satélite e os relevos criam áreas permanentemente na sombra (especialmente no fundo das crateras) nas quais a temperatura permanece abaixo de 0 ° C. O pólo sul da Lua é caracterizado por relevos particularmente importantes ( Pólo Sul-Bacia de Aitken ). Enquanto em outras partes da Lua a temperatura durante o dia ultrapassa os 100 ° C impedindo a conservação da água, as condições nas regiões polares localizadas permanentemente na sombra permitem que a água, sem dúvida trazida por cometas e os asteróides que impactaram a Lua, subsista de prazos.
O pólo sul lunar está localizado no centro do Círculo Polar Antártico (80 ° S a 90 ° S). Ele se moveu 5 graus de sua posição original bilhões de anos atrás . Essa mudança alterou o eixo de rotação da Lua, permitindo que a luz solar atingisse áreas anteriormente sombreadas, embora ainda existam crateras de escuridão eterna . O giro do eixo é de 88,5 graus em relação ao plano elíptico.
Da mesma forma, o Pólo Sul também contém áreas que estão permanentemente expostas ao sol. A região também apresenta o Pólo Sul - Bacia de Aitken , a maior da Lua, e montanhas, como o Pico Epsilon, que se eleva a 9.050 km, mais alto do que qualquer montanha encontrada na Terra. A temperatura média do Pólo Sul é de cerca de 260 K (−13 ° C).
O eixo de rotação da Lua está na Cratera Shackleton . As crateras notáveis mais próximas do pólo sul lunar incluem De Gerlache , Sverdrup , Shoemaker , Faustini , Haworth , Nobile e Cabeus .
O Pólo Sul lunar inclui uma área com bordas de crateras expostas à luz solar quase constante, mas o interior das crateras permanece em sombra constante. A iluminação da área é estudada usando modelos digitais de alta resolução produzidos a partir de dados do Lunar Reconnaissance Orbiter .
A superfície lunar também pode refletir o vento solar na forma de átomos energéticos neutros. Em média, 16% desses átomos são prótons que variam com a localização. Esses átomos criam um fluxo integral de átomos de hidrogênio retroespalhados devido à quantidade refletida de plasma que existe na superfície da lua.
As armadilhas frias são os locais importantes da região do pólo sul lunar, onde a existência de gelo de água e outros depósitos voláteis é possível. Eles podem conter água e gelo originários de cometas e a redução do ferro induzida pelo vento solar .
A partir de experimentos e leituras de amostras, é confirmado que as armadilhas frias contêm gelo. A hidroxila também é encontrada nestes. A descoberta desses dois compostos levou ao financiamento de missões focadas principalmente nos pólos lunares, por meio de detecção infravermelha. O gelo permanece nessas armadilhas devido ao comportamento térmico da Lua, que é controlado por propriedades termofísicas, como a dispersão da luz solar, radiação térmica , calor interno e luz emitida pela Terra.
Em certas áreas da Lua, a crosta é magnetizada. Isso é conhecido como uma anomalia magnética devido aos restos de ferro metálico depositados pelo impactador que formou a bacia do Pólo Sul-Aitken . No entanto, a concentração de ferro que se pensa estar na bacia não está presente nos mapas, porque eles podem estar muito profundos na crosta lunar para que os mapas sejam capazes de detectá-los .
Orbitadores de vários países exploraram a região ao redor do Pólo Sul lunar. Estudos aprofundados foram realizados pelos orbitadores lunares , Clementine , Lunar Prospector , Lunar Reconnaissance Orbiter , SELENE e Chandrayaan-1 , que descobriram a presença de água na lua .
A missão LCROSS da NASA é uma quantidade significativa de água em Cabeus . Em seguida, cai deliberadamente no solo da cratera Cabeus e as amostras revelam que contém cerca de 5% de água.
O Lunar Reconnaissance Orbiter foi lançado em 18 de junho de 2009 e ainda está mapeando a região do Pólo Sul lunar. O objetivo é verificar se a região do Pólo Sul lunar possui recursos sustentáveis suficientes para sustentar uma estação tripulada permanente. O LRO realiza o experimento do radiômetro lunar Diviner, que estuda a radiação e as propriedades termofísicas da superfície do pólo sul. Ele pode detectar radiação solar refletida e emissões infravermelhas internas. O LRO Diviner é capaz de detectar onde o gelo de água pode estar preso na superfície.
O 3 de janeiro de 2019, Chang'e 4 , uma sonda espacial chinesa , é a primeira a fazer uma aterrissagem suave na cratera Von Kármán , que fica na grande bacia do Pólo Sul-Aitken ao sul do outro lado da Lua .
A segunda missão lunar indiana, Chandrayaan-2 , foi lançada em 22 de julho de 2019 e tenta pousar suavemente na região polar sul da lua. O módulo de pouso acabou falhando em pousar com segurança, perdendo a comunicação 335 m acima do solo.
A região do Pólo Sul Lunar é considerada um local imperdível para futuras missões de exploração e seria adequada para um posto avançado lunar. Lugares permanentemente à sombra na Lua podem conter gelo e outros minerais, que seriam recursos vitais para futuros colonos. Os topos das montanhas perto do Pólo são iluminados por longos períodos de tempo e podem ser usados para fornecer energia solar a um posto avançado. Com um posto avançado na Lua, os cientistas podem analisar a água e outras amostras voláteis que datam da formação do Sistema Solar .
Usando dados do altímetro a laser LOLA ( Lunar Orbiter Laser Altimeter ) a bordo do orbitador lunar LRO da NASA, os cientistas foram capazes de criar um modelo digital de detalhes do terreno da lua. O mapa topográfico assim produzido indica que perto do Pólo Sul, em Connecting Ridge que conecta a cratera Shackleton à cratera De Gerlache , há um local onde o Sol é visível de 92,27 a 95,65% a uma altitude variando de 2 m acima do solo a 10 m acima do solo. Nos mesmos locais, verificou-se que os períodos de escuridão contínua mais longos eram de apenas 3 a 5 dias.
O Pólo Sul da Lua é um lugar onde os cientistas podem fazer observações astronômicas únicas de ondas de rádio abaixo de 30 MHz. Os microssatélites Longjiang chineses são lançados em maio de 2018 para orbitar a Lua, e Longjiang-2 opera nesta frequência até 31 de julho de 2019. Antes de Longjiang-2 , nenhum observatório espacial era capaz de usar ondas de rádio astronômicas nesta frequência devido à interferência do equipamento de solo. O Pólo Sul lunar tem montanhas e bacias que não ficam de frente para a Terra e, portanto, seria um lugar ideal para receber esses sinais de rádio astronômicos de um observatório de rádio terrestre.
O americano agência espacial , NASA , relançado em 2019 sob a liderança do Presidente Trump , um projeto para explorar a Lua por astronautas que marcariam o primeiro retorno do homem à Lua desde o programa Apollo (1962 -1974). O objetivo final do programa Artemis é criar uma instalação permanente perto do Pólo Sul da Lua para se beneficiar das condições excepcionais que esta região oferece: a água retida nas crateras perpetuamente na sombra deve permitir a produção de oxigênio., Foguete propelente e a água consumida pelas tripulações, enquanto alguns locais se beneficiam de iluminação permanente fornecendo a energia necessária para as atividades humanas. Espera-se (2020) que a primeira missão tripulada, Artemis 3 , deve pousar nesta região por volta de 2024. Nessa época, várias espaçonaves robóticas são responsáveis por estudar a região em detalhes. A missão mais notável é a do rover VIPER , cujo objetivo é analisar a estrutura dos depósitos de gelo de água (distribuição dos depósitos, estrutura física do gelo de água) para determinar se o seu funcionamento é possível. O lançamento e depósito na superfície da Lua são confiados a empresas privadas no âmbito do CLPS .
A exploração da região também está sendo considerada por empresas privadas. A Blue Origin planeja uma missão para a região do Pólo Sul por volta de 2024. A sonda Blue Moon deriva da tecnologia de pouso vertical usada no foguete suborbital New Shepard da Blue Origin. Isso permitiria potencialmente que pousos na lua formassem uma base tripulada em uma cratera na região do Pólo Sul usando sua sonda Blue Moon .