Estudios recientes muestran que la Luna ha estado “robando” moléculas de la atmósfera de la Tierra
Por Jacopo Prisco, CNN
Partículas de la atmósfera terrestre han sido transportadas al espacio por el viento solar y han estado “cayendo” en la Luna durante miles de millones de años, mezclándose con el suelo lunar, según un nuevo estudio.
La investigación arroja nueva luz sobre un enigma que ha perdurado durante más de medio siglo, desde que las misiones Apollo trajeron muestras lunares con rastros de sustancias como agua, dióxido de carbono, helio y nitrógeno incrustados en el regolito, la capa superficial polvorienta de la Luna.
Los primeros estudios teorizaron que el Sol era la fuente de algunas de estas sustancias. Pero en 2005, investigadores de la Universidad de Tokio sugirieron que también podrían haberse originado en la atmósfera de una Tierra joven, antes de que desarrollara un campo magnético hace unos 3.700 millones de años. Los autores sospechaban que, una vez establecido, el campo magnético habría detenido ese flujo al atrapar las partículas y dificultar o impedir que escaparan al espacio.
Ahora, la nueva investigación cuestiona esa suposición al plantear que el campo magnético de la Tierra podría haber ayudado, en lugar de impedir, la transferencia de partículas atmosféricas hacia la Luna, un proceso que continúa hasta hoy.
“Esto significa que la Tierra ha estado suministrando gases volátiles como oxígeno y nitrógeno al suelo lunar durante todo este tiempo”, explicó Eric Blackman, coautor del estudio y profesor del Departamento de Física y Astronomía de la Universidad de Rochester, en Nueva York.
“Durante mucho tiempo se ha pensado que la Luna se formó inicialmente a partir del impacto de un asteroide contra la proto-Tierra, un evento en el que hubo una gran mezcla inicial de estos volátiles desde la Tierra hacia la Luna”, agregó por correo electrónico. “Nuestros resultados muestran que ese intercambio de volátiles continúa, incluso a lo largo de miles de millones de años”.
La presencia de elementos útiles como oxígeno e hidrógeno en la superficie lunar podría ser de interés para la exploración de la Luna.
“Las misiones lunares y, en última instancia, las colonias lunares que podrían surgir algún día, probablemente tendrían que contar con recursos autosustentables que no necesiten ser transportados desde la Tierra”, dijo Blackman.
“Por ejemplo, se ha estudiado cómo procesar agua del regolito lunar y extraer hidrógeno y oxígeno para fabricar combustible. También hay estudios sobre combustibles a base de amoníaco que aprovecharían el nitrógeno transportado a la Luna por el viento solar. Así, este material transportado por el viento solar entra en el suelo y se convierte en parte de los recursos locales que podrían explotar estas innovaciones”.
Para el nuevo estudio, los investigadores utilizaron simulaciones por computadora y probaron dos escenarios. Uno consideraba un viento solar fuerte —un flujo de partículas de alta velocidad proveniente del Sol— y la ausencia de un campo magnético alrededor de la Tierra. El otro tenía un viento solar más débil y un campo magnético fuerte alrededor de la Tierra. Estos escenarios corresponden, de manera aproximada, a un estado antiguo y a uno moderno de nuestro planeta. El escenario de la Tierra moderna resultó ser el más eficaz para transferir fragmentos de la atmósfera terrestre a la Luna.
Luego, los investigadores compararon los resultados con los datos obtenidos directamente del análisis del suelo lunar en estudios anteriores.
“Utilizamos muestras lunares traídas a la Tierra por las misiones Apollo 14 y 17 para validar nuestros resultados”, explicó Shubhonkar Paramanick, estudiante de posgrado del Departamento de Física y Astronomía de la Universidad de Rochester. Paramanick fue el autor principal del estudio, publicado en diciembre en la revista Nature Communications Earth & Environment.
“Tenemos el viento solar impactando la atmósfera terrestre, y luego la atmósfera terrestre escapando. Por lo tanto, intentamos determinar cuál sería la proporción de esta mezcla, o distinguir qué partículas son de origen solar y cuáles de origen terrestre”, añadió.
El campo magnético de la Tierra es generado por corrientes eléctricas producidas por el movimiento del hierro y el níquel fundidos en el núcleo líquido externo del planeta. Se extiende lejos en el espacio, formando un escudo que desvía gran parte del viento solar, que de otro modo erosionaría la atmósfera.
Cuando el campo magnético interactúa con el viento solar, se crea la magnetosfera, una estructura similar a un cometa con un frente comprimido y una larga cola. Cuando las partículas del viento solar son canalizadas a lo largo de las líneas de la magnetosfera cerca de los polos, se producen las auroras boreales, también conocidas como luces del norte y del sur.
La forma de la magnetosfera explica por qué el viento solar puede arrancar algunas partículas de la atmósfera terrestre y guiarlas hacia el espacio. También permite que una mayor fracción de la atmósfera de la Tierra sea transportada a la Luna que en el modelo de una Tierra sin magnetización, o primitiva, según Blackman.
“El campo magnético no es puramente protector por dos razones: ejerce una presión que infla en cierta medida la atmósfera terrestre, lo que da al viento solar un poco más de acceso a la atmósfera”, afirmó. “Y cuando la Luna se encuentra en la fase de luna llena de su órbita, pasa a una región llamada ‘cola magnética’, donde el campo magnético abre un canal que permite que el material atmosférico expulsado tome una ruta más directa hacia la Luna”.
La Luna atraviesa la cola magnética durante algunos días cada mes, y las partículas se depositan en su superficie, donde quedan incrustadas en el suelo, ya que la Luna carece de una atmósfera que las bloquee.
Comprender la historia de esta interacción entre la Tierra y la Luna es importante porque proporciona un valioso registro químico, o información sobre la atmósfera antigua de la Tierra que podría estar contenida en el suelo lunar, sostiene el estudio. La composición de la atmósfera, dijo Blackman, está vinculada a la evolución de la vida en distintas etapas de la historia terrestre.
Kentaro Terada, profesor de cosmoquímica isotópica y geoquímica en la Universidad de Osaka, en Japón, dijo que estaba encantado de que sus observaciones hubieran sido corroboradas teóricamente. Terada dirigió un estudio de 2017 que demostró cómo el viento solar y el campo magnético de la Tierra han transportado oxígeno a la Luna, pero no participó en la nueva investigación.
“Desde hace tiempo se reconoce que la Tierra y la Luna han coevolucionado físicamente desde su formación”, señaló en un correo electrónico. El hallazgo de meteoritos lunares y la observación de corrientes de partículas provenientes de la Tierra transportadas por el viento solar revelan una nueva perspectiva: “que ambos cuerpos también se han influido químicamente entre sí, una especie de intercambio de material”, explicó, y añadió que el artículo es “sumamente emocionante por su discusión integral de la historia de la Tierra”.
La Luna contiene pistas sobre la historia y la evolución de la Tierra, y este nuevo estudio refuerza esa idea, según Simeon Barber, investigador sénior de la Open University del Reino Unido, quien no participó en el trabajo.
El estudio también es oportuno, añadió, debido a la reciente adquisición de nuevas muestras de suelo lunar joven por parte de la misión Chang’e-5 de China en 2020, así como las primeras muestras del lado oculto de la Luna por parte de Chang’e-6 en 2024, que ofrecen la oportunidad de comprobar aún más los hallazgos.
Además, señaló Barber, el trabajo ayudará a interpretar los resultados de los próximos módulos robóticos lunares, capaces de medir directamente los elementos volátiles presentes en el regolito lunar.
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