Es fácil imaginar la luna como un trozo de roca sin atmósfera que orbita la Tierra. Sin embargo, aunque carece de aire respirable, el leal satélite natural compañero de nuestro planeta tiene una atmósfera delgada y tenue.
Robert Lea* / The Space / Edición: 4 Vientos
El frecuente choque de meteoritos con la superficie de la Luna provoca evaporización que es la base de la ligera atmósfera que existe en nuestro satélite (Imagen: Interpretación artística de la NASA).
Los científicos han estado desconcertados durante mucho tiempo sobre la existencia de esta tenue atmósfera o "exosfera" y han buscado el proceso principal que la sostiene, pero una nueva investigación indica que debe su existencia a la renovación y reposición causada por el violento bombardeo de rocas espaciales sobre la luna.
El equipo detrás de la investigación sugiere que la atmósfera de la luna se sustenta principalmente, y lo ha estado durante miles de millones de años, por este asalto que causa un fenómeno llamado "vaporización por impacto", el cual ocurre cuando los golpes levantan el suelo lunar, vaporizando materiales que escapan al espacio o permanecen suspendidos sobre la luna, renovando así su exosfera.
"Damos una respuesta definitiva de que la vaporización por impacto de meteorito es el proceso dominante que crea la atmósfera lunar", dijo en un comunicado la líder del equipo, Nicole Nie, profesora asistente del Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT).
"La luna tiene cerca de 4.500 millones de años y, durante ese tiempo, la superficie ha sido bombardeada continuamente por meteoritos. Demostramos que, eventualmente, una atmósfera delgada alcanza un estado estacionario porque se repone continuamente por pequeños impactos en toda la luna".
Video: Del mito a la razón.
LA HISTORIA DE VIOLENCIA DE LA LUNA
La superficie llena de hoyos y cicatrices de la luna es un claro y obvio recordatorio geológico de que ha estado salpicada de rocas espaciales a lo largo de sus casi 4.500 millones de años de historia.
Al principio de la vida de la luna, el sistema solar naciente era violento y turbulento. Como resultado, la superficie lunar fue golpeada con frecuencia por meteoritos masivos.
A medida que pasaba el tiempo, las colisiones entre cuerpos del sistema solar derribaron muchas rocas espaciales más grandes. Esto significó que a medida que la luna envejecía, el bombardeo continuó, pero los asaltantes se redujeron a "micrometeoroides" más pequeños, partículas del espacio que son más pequeñas que un grano de arena.
Sin embargo, estos impactos menos dramáticos fueron suficientes para permitir que la vaporización del impacto continuara y reabasteciera continuamente la atmósfera de la luna.
Los científicos comenzaron a sospechar que el asalto de rocas espaciales a la Luna era responsable en parte de la generación de la exosfera cuando el Explorador del Entorno de Atmósfera y Polvo Lunar (LADEE), de la NASA, investigó la delgada atmósfera de la luna, las condiciones de la superficie y las influencias ambientales en el polvo lunar en 2013.
Esto les llevó a destacar dos procesos de regeneración de la exosfera. El primero fue la vaporización por impacto, el otro fue la "pulverización catódica de iones".
Este último proceso ocurre cuando las partículas cargadas de alta energía del sol, conocidas como "viento solar", golpean la superficie lunar e imparten energía a los átomos. Esto también hace que esos átomos sean arrojados a la exosfera.
"Con base en los datos de LADEE, parece que ambos procesos están desempeñando un papel", explicó Nie.
"Por ejemplo, demostró que, durante las lluvias de meteoritos, se ven más átomos en la atmósfera, lo que significa que los impactos tienen un efecto”.
Pero también demostró que cuando la luna está protegida del sol, como durante un eclipse, también hay cambios en los átomos de la atmósfera, lo que significa que el sol también tiene un impacto. Por lo tanto, los resultados no fueron claros ni cuantitativos.
Nie y sus colegas querían determinar qué proceso es el principal responsable de mantener la atmósfera de la luna. Para ello, recurrieron al suelo lunar recogido durante las misiones Apolo de la NASA.
La violenta historia de la Luna está visible a lo largo y ancho de su superficie (Foto: oakimage.com)
LAS RESPUESTAS ESTÁN EN LA TIERRA
El equipo pudo tocar diez muestras de suelo lunar, cada una de las cuales medía solo 100 miligramos. Esta cantidad es tan pequeña que Nie estimó que cabría en una sola gota de lluvia.
Los investigadores se propusieron aislar dos elementos en estas muestras: el potasio y el rubidio. Son "volátiles", lo que implica que se evaporan con facilidad debido tanto a los impactos de meteoritos como a la pulverización solar provocada por el bombardeo del viento solar.
El equipo quería ver las proporciones de diferentes "isótopos” de potasio y rubidio. Un isótopo es una variación de un elemento que tiene diferentes números de neutrones en su núcleo atómico. Eso significa que los isótopos con más neutrones (el número de protones no puede variar al cambiar el elemento por otro elemento) son más pesados que los que tienen menos.
El equipo predijo que los isótopos ligeros de potasio y rubidio tendrían más probabilidades de estar suspendidos en la exosfera de la luna, mientras que los isótopos más pesados vuelven a caer en la superficie lunar.
Sin embargo, la vaporización por impacto y la pulverización catódica de iones deberían tener una eficacia diferente en el lanzamiento de isótopos a la atmósfera lunar. Eso significa que observar la cantidad de isótopos pesados de estos dos elementos en el suelo lunar y compararla con la cantidad de isótopos más ligeros en las muestras, debería revelar cuál de estos dos procesos es el más dominante.
"Con la vaporización por impacto, la mayoría de los átomos permanecerían en la atmósfera lunar, mientras que, con la pulverización iónica, muchos átomos serían expulsados al espacio", dijo Nie.
La especialista y sus colegas encontraron que los suelos contenían principalmente isótopos pesados de potasio y rubidio. Esto les dijo que la vaporización por impacto era el proceso dominante por el cual los átomos se vaporizan y se elevan para formar la atmósfera de la luna.
Descubrieron que el 70% de la exosfera fue generada por los impactos de meteoritos y la vaporización por impacto, y el 30% se asignó a los vientos solares y el chisporroteo de iones.
"El descubrimiento de un efecto tan sutil es notable, gracias a la idea innovadora de combinar mediciones de isótopos de potasio y rubidio junto con un modelo cuantitativo cuidadoso", dijo Justin Hu, investigador de suelos lunares de la Universidad de Cambridge, que no participó en el estudio.
"Este descubrimiento va más allá de la comprensión de la historia de la luna, ya que tales procesos podrían ocurrir y podrían ser más significativos en otras lunas y asteroides, que son el foco de muchas misiones de retorno planificadas".
Nie también reconoce que los hallazgos del equipo simplemente no habrían sido alcanzables si no fuera por el programa Apolo, que llegó a su fin con el Apolo 17 en diciembre de 1972.
"Sin estas muestras de Apolo, no podríamos obtener datos precisos y medirlos cuantitativamente para comprender las cosas con más detalle", indicó Nie quien concluyó:
"Es importante para nosotros traer muestras de la Luna y otros cuerpos planetarios, para que podamos dibujar imágenes más claras de la formación y evolución del sistema solar”.La investigación del equipo se publicó el viernes (2 de agosto) en la revista Science Advances.
* Robert Lea es licenciado en Física y Astronomía por la Open University del Reino Unido, así como escritor senior en The Space. Igualmente, periodista científico cuyos artículos han sido publicados en diversos medios especializados en astronomía.
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