Científicos identifican el origen de la tenue atmósfera de la luna

2 de agosto de 2024

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por Jennifer Chu, Instituto de Tecnología de Massachusetts

Aunque la luna carece de aire respirable, sí tiene una atmósfera apenas perceptible. Desde la década de 1980, los astrónomos han observado una capa muy delgada de átomos rebotando sobre la superficie de la luna. Esta atmósfera delicada, conocida técnicamente como 'exosfera', probablemente sea el resultado de algún tipo de desgaste espacial. Pero exactamente cuáles podrían ser esos procesos ha sido difícil de determinar con certeza.

Ahora, científicos del MIT y la Universidad de Chicago dicen que han identificado el proceso principal que formó la atmósfera de la luna y que continúa sosteniéndola hoy. En un estudio publicado en Science Advances, el equipo informa que la atmósfera lunar es principalmente un producto de la 'vaporización por impacto'.

En su estudio, los investigadores analizaron muestras de suelo lunar recogidas por astronautas durante las misiones Apolo de la NASA.

Su análisis sugiere que a lo largo de los 4.5 mil millones de años de historia de la luna, su superficie ha sido continuamente bombardeada, primero por meteoritos masivos, y más recientemente, por 'micrometeoroides' más pequeños del tamaño de polvo.

Estos impactos constantes han levantado el suelo lunar, vaporizando ciertos átomos al contacto y elevando las partículas al aire. Algunos átomos son expulsados al espacio, mientras que otros permanecen en suspensión sobre la luna, formando una atmósfera tenue que se repone constantemente a medida que los meteoritos continúan golpeando la superficie.

Los investigadores encontraron que la vaporización por impacto es el proceso principal mediante el cual la luna ha generado y sostenido su atmósfera extremadamente delgada a lo largo de miles de millones de años.

'Damos una respuesta definitiva de que la vaporización por impacto de meteoritos es el proceso dominante que crea la atmósfera lunar', dice la autora principal del estudio, Nicole Nie, profesora asistente en el Departamento de Ciencias de la Tierra, Atmosféricas y Planetarias del MIT.

'La luna tiene cerca de 4.5 mil millones de años de edad, y a lo largo de ese tiempo la superficie ha sido continuamente bombardeada por meteoritos. Mostramos que eventualmente, una atmósfera delgada alcanza un estado de equilibrio porque está siendo continuamente repuesta por pequeños impactos en toda la luna'.

Los coautores de Nie son Nicolas Dauphas, Zhe Zhang y Timo Hopp de la Universidad de Chicago, y Menelaos Sarantos del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA.

En el 2013, la NASA envió un orbitador alrededor de la luna para realizar un reconocimiento atmosférico detallado. El Lunar Atmosphere and Dust Environment Explorer (LADEE, pronunciado 'laddie') tenía la tarea de recopilar información remotamente sobre la delgada atmósfera de la luna, las condiciones de la superficie y cualquier influencia ambiental sobre el polvo lunar.

La misión de LADEE fue diseñada para determinar los orígenes de la atmósfera lunar. Los científicos esperaban que las mediciones remotas de la sonda sobre la composición del suelo y la atmósfera podrían correlacionarse con ciertos procesos de desgaste espacial, lo que luego podría explicar cómo se formó la atmósfera de la luna.

Los investigadores sospechan que dos procesos de desgaste espacial desempeñan un papel en la formación de la atmósfera lunar: la vaporización por impacto y el 'sputtering' iónico, un fenómeno que implica el viento solar, el cual transporta partículas cargadas energéticamente desde el sol a través del espacio. Cuando estas partículas golpean la superficie de la luna, pueden transferir su energía a los átomos del suelo y hacer que esos átomos salten y vuelen al aire.

'Según los datos de LADEE, ambos procesos parecen jugar un papel', dice 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 mostró 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. Así que, los resultados no fueron claros ni cuantitativos'.

Para precisar más los orígenes de la atmósfera lunar, Nie examinó muestras de suelo lunar recogidas por astronautas durante las misiones Apolo de la NASA. Ella y sus colegas de la Universidad de Chicago adquirieron 10 muestras de suelo lunar, cada una con un tamaño de aproximadamente 100 miligramos, una cantidad tan pequeña que Nie estima que cabría en una sola gota de lluvia.

Nie buscó primero aislar dos elementos de cada muestra: potasio y rubidio. Ambos elementos son 'volátiles', lo que significa que son fácilmente vaporizados por impactos y sputtering iónico.