Es fácil imaginar la Luna como un trozo de roca sin atmósfera que orbita alrededor de la Tierra. Sin embargo, si bien carece de aire respirable, el fiel satélite natural de nuestro planeta sí tiene una atmósfera delgada y tenue.
Los científicos han estado preguntándose durante mucho tiempo sobre la existencia de esta tenue atmósfera o “exosfera” y han buscado el proceso principal que la sustenta, pero nuevas investigaciones indican que esta tenue atmósfera lunar o “exosfera” debe su existencia a la renovación y reposición causada por el violento bombardeo de rocas espaciales sobre la luna.
El equipo que está detrás de la investigación sugiere que la atmósfera de la luna se sustenta principalmente, y así ha sido durante miles de millones de años, gracias a este ataque, lo que provoca un fenómeno llamado “vaporización por impacto”. Este proceso ocurre cuando los impactos levantan suelo lunar, vaporizando materiales que escapan al espacio o permanecen suspendidos sobre la luna, renovando así su exosfera.
“Damos una respuesta definitiva: la vaporización por impacto de meteoritos es el proceso dominante que crea la atmósfera lunar”, dijo la líder del equipo Nicole Nie, profesora adjunta del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT). dijo en un comunicado. “El La luna tiene cerca de 4.500 millones de añosy durante ese tiempo, la superficie ha sido bombardeada continuamente por meteoritos. Demostramos que, con el tiempo, una atmósfera delgada alcanza un estado estable porque se repone continuamente mediante Pequeños impactos por toda la luna.”
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La historia de violencia de la luna
La superficie picada y llena de 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, la sistema solar infantil El período lunar fue violento y turbulento, por lo que la superficie lunar fue golpeada frecuentemente por meteoritos gigantescos. A medida que transcurrió el tiempo, las colisiones entre cuerpos del sistema solar desintegraron rocas espaciales de mayor tamaño. Esto significó que, a medida que la Luna envejecía, el bombardeo continuó, pero los atacantes se redujeron a cuerpos más pequeños.micrometeoroidespartículas del espacio que son más pequeñas que un grano de arena.
Sin embargo, estos impactos menos dramáticos fueron suficientes para permitir que la vaporización continuara y reabasteciera continuamente la atmósfera de la luna.
Los científicos comenzaron a sospechar que el ataque de rocas espaciales a la Luna era responsable en parte de generar la exosfera cuando NASA‘s Explorador del entorno de polvo y atmósfera lunar (LADEE) En 2013, investigaron la fina atmósfera de la luna, las condiciones de la superficie y las influencias ambientales en el polvo lunar.
Esto los llevó a destacar dos procesos que regeneran la exosfera. El primero fue la vaporización por impacto, el otro fue la “pulverización iónica”. Este último proceso ocurre cuando partículas cargadas de alta energía provenientes del sol, conocidas como “viento solargolpean la superficie lunar y transmiten energía a los átomos. Esto también hace que esos átomos sean arrojados a la exosfera.
“Residencia en Datos de LADEE, “Parecía que ambos procesos desempeñaban un papel”, explicó Nie. “Por ejemplo, mostró 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 de el sol“Por ejemplo, durante un eclipse, también se producen 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 Misiones Apolo de la NASA.
Las respuestas están en la tierra.
El equipo pudo tocar diez muestras de suelo lunar, cada una de las cuales pesaba apenas 100 miligramos. Esta cantidad es tan pequeña que Nie calculó que cabría en una sola gota de lluvia.
Los investigadores se propusieron aislar dos elementos en estas muestras: potasio y rubidioAmbos elementos son “volátileslo que significa que se vaporizan fácilmente tanto por impactos de meteoritos como por la pulverización solar causada 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 pueden variar al cambiar el elemento a 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 quedar suspendidos en la exosfera de la Luna, mientras que los isótopos más pesados caen de nuevo a la superficie lunar. Sin embargo, la vaporización por impacto y la pulverización iónica deberían tener una eficacia diferente a la hora de lanzar isótopos a la atmósfera lunar. Eso significa que hay que observar la cantidad de isótopos pesados de estos dos elementos en suelo lunar y compararlo 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 catódica de iones, muchos átomos serían expulsados al espacio”, dijo Nie.
Nie y sus colegas descubrieron que los suelos contenían principalmente isótopos pesados de potasio y rubidio. Esto les indicó 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 se generó por impactos de meteoritos y vaporización por impacto, y el 30% restante se asignó a la vientos solares y pulverización iónica.
“El descubrimiento de un efecto tan sutil es notable, gracias a la idea innovadora de combinar las mediciones de isótopos de potasio y rubidio junto con un cuidadoso modelado cuantitativo”, dijo Justin Hu, investigador de suelos lunares en la Universidad de Cambridge, que no participó en el estudio. “Este descubrimiento va más allá de la comprensión de la Historia de la lunaya 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 Apollo, que llegó a su fin con Apolo 17 en diciembre de 1972.
“Sin estas muestras de Apolo, no podríamos obtener datos precisos ni medir cuantitativamente para entender las cosas con más detalle”, concluyó Nie. “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 fue publicada el viernes (2 de agosto) en la revista Avances científicos.