Por Will Dunham
WASHINGTON (Reuters) – Los astronautas de la NASA que fueron los primeros humanos en aterrizar en la superficie de la Luna en los años 1960 y 1970 también descubrieron una característica lunar hasta ahora desconocida: tiene una atmósfera, aunque bastante tenue. Las muestras de suelo que recuperaron están revelando ahora el principal proceso físico que impulsa esta atmósfera.
Al analizar qué formas de dos elementos (potasio y rubidio) estaban presentes en nueve pequeñas muestras de suelo de cinco misiones Apolo, los investigadores determinaron que la atmósfera lunar fue creada y se mantiene principalmente por los efectos de meteoritos, grandes y pequeños, que golpean la superficie de la luna.
“Los impactos de meteoritos generan altas temperaturas que van de los 2.000 a los 6.000 grados Celsius (3.600 a 10.800 grados Fahrenheit). Estas temperaturas extremas derriten y vaporizan las rocas en la superficie lunar, de manera similar a cómo el calor vaporiza el agua, liberando átomos a la atmósfera”, dijo la científica planetaria y cosmoquímica del Instituto Tecnológico de Massachusetts Nicole Nie, autora principal del estudio publicado el viernes en la revista Science Advances.
La atmósfera lunar es extremadamente delgada y técnicamente se clasifica como una exosfera, lo que significa que los átomos no chocan entre sí porque su número es muy escaso, en contraste con la atmósfera espesa y estable de la Tierra.
“Las misiones Apolo llevaron instrumentos a la superficie lunar que detectaron átomos en el aire”, dijo Nie.
En 2013, la NASA envió la sonda espacial robótica LADEE (Lunar Atmosphere and Dust Environment Explorer) a la órbita de la Luna para estudiar su atmósfera y el entorno de su superficie. Identificó dos procesos, conocidos como erosión espacial, en funcionamiento: los impactos de meteoritos y un fenómeno llamado chisporroteo del viento solar.
“Los vientos solares transportan partículas cargadas de alta energía, principalmente protones, a través del espacio. Cuando estas partículas impactan en la Luna, transfieren su energía a los átomos de la superficie lunar, lo que hace que sean expulsados de la superficie”, dijo Nie.
El viento solar se refiere al flujo constante de partículas cargadas procedentes del sol que permean el sistema solar.
LADEE no determinó las contribuciones relativas de estos dos procesos a la atmósfera lunar. El nuevo estudio mostró que los impactos representan más del 70% de su composición, mientras que la pulverización del viento solar contribuye menos del 30%.
La Luna ha sido bombardeada constantemente por meteoritos: al principio de su historia por grandes meteoritos que abrieron cráteres visibles en la superficie lunar y, más recientemente, por otros más pequeños, incluidos micrometeoritos del tamaño de polvo. Algunos de los átomos que se desprenden de estos impactos salen volando al espacio. El resto permanece suspendido sobre la superficie en una atmósfera que se repone periódicamente a medida que caen más meteoritos.
La atmósfera lunar contiene principalmente argón, helio y neón, junto con potasio y rubidio y posiblemente otros elementos en niveles menores. Se extiende desde la superficie de la luna hasta una altura de aproximadamente 100 km (62 millas). La atmósfera de la Tierra se extiende hasta aproximadamente 10 000 km (6200 millas).
En lugar de investigar los átomos reales de la atmósfera lunar, los investigadores utilizaron el suelo lunar, llamado regolito, como sustituto. Utilizaron un instrumento llamado espectrómetro de masas para examinar la proporción de diferentes isótopos de potasio y rubidio en el suelo. Los isótopos son átomos del mismo elemento con masas ligeramente diferentes debido a la diferencia en el número de partículas subatómicas llamadas neutrones.
“Esto es posible porque el suelo de la superficie lunar está interactuando con la exosfera desde la formación de la luna, y los diferentes procesos dejan huellas distintas en la composición isotópica del suelo lunar”, dijo el científico planetario y coautor del estudio Timo Hopp del Instituto Max Planck para la Investigación del Sistema Solar en Alemania.
Existen tres isótopos de potasio y dos isótopos de rubidio.
Después de décadas de estudiar la luna, los científicos aún están aprendiendo sobre algunos de sus procesos básicos.
“Quedan muchas preguntas importantes sobre la atmósfera lunar sin respuesta. Ahora podemos responder algunas de ellas gracias a los avances tecnológicos”, afirmó Nie. “Cuando las muestras de la misión Apolo llegaron de la Luna en los años 70, se midieron las composiciones isotópicas de potasio y rubidio en los suelos lunares utilizando espectrómetros de masas. Sin embargo, en ese momento no se observaron diferencias isotópicas. Los espectrómetros de masas actuales ofrecen una precisión mucho mayor”.
(Reporte de Will Dunham; editado por Daniel Wallis)