La Luna es todo menos una roca sin vida que cuelga de nuestro cielo. Tiene bolsas de hielo de agua atrapadas en su superficie, cuevas en las que los astronautas podría algún día vivire incluso una atmósfera increíblemente tenue conocida como exosfera.
Esa delgada capa de átomos, que comienza en la superficie lunar y se extiende 100 kilómetros (60 millas) en el espacio, existe principalmente porque pequeños micrometeoroides golpean la superficie, vaporizan los átomos y lanzan algunos al vacío. Eso es según un nuevo estudio publicado en Avances científicos.
La exosfera de la Luna está formada por elementos como argón, helio, oxígeno y potasio. Tiene una densidad extremadamente baja: sólo 100 moléculas por centímetro cúbico (0,06 pulgadas cúbicas) en comparación con el 30 quintillones (1018) en la superficie de la Tierra, pero es lo suficientemente sustancial como para brillar con la luz del sol, como lo ven las naves espaciales e incluso los algunos astronautas del apolo.
El origen de esa exosfera había sido incierto desde su descubrimiento en la década de 1970. Los científicos habían especulado que los micrometeoroides eran los culpables o que el viento solar que golpeaba la superficie lunar transfirió energía en partículas y las expulsó hacia arriba en un proceso llamado chisporroteo.
nicole niecosmoquímico del Instituto Tecnológico de Massachusetts, y sus colegas creen haber resuelto el misterio. “Los impactos de meteoritos son la causa de que más del 70% de los átomos se liberen al aire”, dijo Nie, “y la contribución del viento solar es menos del 30%”.
Los micrometeoroides son minúsculos trozos de polvo, moléculas de escala milimétrica, que flotan en el espacio. Su impacto sobre la Luna es constante, al igual que el efecto chisporroteante del viento solar. Ambos reponen los átomos en la exosfera que luego “permanecen allí tal vez durante días o semanas”, dijo Nie, antes de volver a caer a la superficie de la Luna o perderse en el espacio.
La evidencia de estos dos procesos fue detectado por Explorador de atmósfera lunar y entorno de polvo de la NASA (LADÉE) nave espacial en 2013. Los datos mostraron que el sodio y el potasio en la atmósfera lunar aumentaron durante las lluvias de meteoritos y disminuyeron cuando la Luna estaba protegida del viento solar dentro del campo magnético de la Tierra.
Estos elementos están vinculados a ambos procesos, lo que indica que tanto los micrometeoroides como el viento solar se sumaron a la exosfera de la Luna. “La pregunta era: ¿cuál fue el principal contribuyente?” Dijo Nie.
Rocas lunares
Para averiguarlo, Nie y sus colegas examinaron rocas devueltas por las misiones Apolo de las décadas de 1960 y 1970. El grupo midió las proporciones de isótopos ligeros y pesados tanto de potasio como de rubidio. “Estos isótopos son muy sensibles al impacto de meteoritos y al viento solar”, dijo Nie.
Ambos procesos darían como resultado la expulsión de algunos isótopos más ligeros al espacio. Los isótopos más pesados volverían a caer a la superficie, para ser detectados más tarde en las muestras del Apolo. Sin embargo, la proporción exacta de isótopos pesados y ligeros en el suelo lunar permitió a Nie y su equipo determinar qué proceso era más dominante.
“Se puede calcular la contribución de cada proceso”, dijo, utilizando un modelo matemático desarrollado por el equipo. “Ambos escenarios harán que los suelos lunares sean isotópicamente pesados, pero las proporciones de isótopos que provocan son diferentes”.
Este tipo de análisis no fue posible hasta décadas después de que se recolectaran las muestras. “Hoy en día tenemos espectrómetros de masas mucho mejores”, instrumentos que pueden separar la composición de muestras de rocas, dijo Nie.
Justin Huun científico planetario de la Universidad de Cambridge en el Reino Unido que no participó en el estudio, dijo que el trabajo implicó un “diseño experimental muy cuidadoso” que tenía una buena comprensión de los procesos naturales que tienen lugar en la Luna. El resultado ofrece una “interpretación convincente”, afirmó.
Otros cuerpos del sistema solar, incluidos Mercurio y Fobos, la luna de Marte, también tienen exosferas delgadas eso podría estar relacionado con impactos y chisporroteo del viento solar. “Deberíamos pensar en la pérdida de elementos que puede ocurrir en muchos otros planetas, lunas y asteroides”, dijo Hu. “Podría afectar su composición y usarse para rastrear su historial de formación”.
Nie dijo que ya espera repetir el experimento con muestras que serán devueltas desde Fobos en 2031 por una sonda robótica japonesa llamada Martian Moons Exploration (MMX). “Voy a medir el potasio”, dijo, aunque el rubidio no se podrá medir debido a la pequeña cantidad de muestra que se está recolectando, tal vez solo 10 gramos en total en comparación con los casi 400 kilogramos de roca lunar devueltos por las misiones Apolo.
Este artículo fue publicado originalmente en eos.