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La atmósfera y el agua de la Luna
Alberto González Fairén
Las características de la atmósfera de la Luna, y la cantidad de hielo de agua que conserva en su superficie, han sido y son objeto de detalladas investigaciones, como base para el retorno de misiones tripuladas a nuestro satélite.
a “atmósfera” de la Luna es tan tenue que, técnicamente, se considera una exosfera, no una atmósfera. Un centímetro cúbico de atmósfera terrestre al nivel del mar contiene más de 100 billones de moléculas; el mismo volumen de exosfera lunar contiene unas 100 moléculas. La densidad atmosférica es, por tanto, tan baja que las moléculas que la forman prácticamente nunca colisionan entre sí. Como consecuencia, en lugar de estar constantemente rebotando unas en otras para crear una masa molecular cohesionada como sucede en la Tierra, las moléculas de la exosfera de la Luna vuelan libremente en trayectorias balísticas. Durante la noche lunar, la exosfera colapsa y cae a la superficie; al volver la luz del día, el viento solar vuelve a extraer las partículas del suelo para formar la exosfera. Además, la radiación ultravioleta intensa que baña la superficie arranca electrones de las partículas del suelo lunar, con lo que estas partículas quedan cargadas eléctricamente y pueden ascender kilómetros en la exosfera merced a los campos eléctricos ambientales (figura 1).
Exosfera Luna
Figura 1: El polvo lunar esparce la radiación solar por la exosfera al final del atardecer, en una imagen de la nave Surveyor 7 en 1968. (NASA) Click para ampliar!
Esta atmósfera extremadamente tenue de la Luna permanece relativamente inalterada, perturbada tan sólo por los ocasionales impactos de asteroides. Pero la calma puede durar poco. Varias agencias espaciales están planeando seriamente el retorno de seres humanos a nuestro satélite. La nueva actividad provocará movimientos en el polvo superficial y añadirá un gran número de gases contaminantes a la atmósfera. Justamente por ser tan extraordinariamente fina, la atmósfera lunar acusará rápidamente estos impactos y variará sustancialmente en su composición. Además, los próximos astronautas que pisen la Luna tendrán que trabajar en el inusual entorno de la exosfera lunar, que debe ser bien conocido para evitar imprevistos. Las partículas cargadas pueden interferir con el correcto funcionamiento de los equipos y los trajes espaciales: de hecho, los trajes de las misiones Apolo volvieron a la Tierra severamente dañados por el polvo lunar (figura 2), lo que demanda un conocimiento detallado de las características de la exosfera de la Luna antes de proceder al diseño de la siguiente generación de trajes espaciales.
El traje espacial de las tripulaciones Apolo
Figura 2: El traje espacial de las tripulaciones Apolo. (NASA) Click para ampliar!
Por estas razones, NASA está construyendo una sonda orbital para explorar la atmósfera de la Luna en su estado actual, relativamente natural. La sonda se conoce como “Explorador de la atmósfera lunar y el polvo ambiental”, LADEE por sus siglas en inglés (figura 3). Su lanzamiento está previsto para 2012. La sonda incorpora espectrómetros y detectores de polvo que medirán las concentraciones de 18 compuestos químicos de la exosfera, incluyendo metano y vapor de agua, y sus variaciones espaciotemporales. Se pretende dar así una respuesta definitiva a la cuestión de si en la Luna existen reservas significativas de agua congelada. Esta posibilidad se planteó tras el análisis de datos que apuntan a que pueden existir depósitos de hielo de agua en los cráteres de los polos, profundos, extremadamente fríos, y oscuros por sus paredes casi verticales. En otros lugares de la superficie, cualquier cantidad de agua congelada sería sublimada instantáneamente por la luz solar y el vapor se perdería en el espacio interplanetario.
LADEE
Figura 3: Impresión artística de la sonda LADEE
aproximándose a la Luna. (NASA)
LADEE estudiará también el origen del hielo de agua sobre la Luna. Una de las hipótesis que se baraja como origen del hielo en los cráteres polares es el impacto de cometas directamente en su interior. Pero el calor generado por el propio impacto habría evaporado la mayoría del hielo. No obstante, tras un impacto cometario en cualquier lugar de la Luna, algunas moléculas de agua pueden permanecer sobre la superficie. La sonda india Chandrayaan-1 ha confirmado la presencia de moléculas de agua y/o iones hidroxilo ampliamente distribuidos en los milímetros superficiales por toda la superficie lunar, con una concentración que localmente alcanza de las 10 a las 1000 partes por millón. La señal es más fuerte en altas latitudes, especialmente en el polo norte, y en cráteres frescos
(figura 4). Las moléculas de agua podrían viajar por la exosfera a medida que ésta colapsa y es regenerada cada día. El transporte de moléculas individuales de agua por la superficie lunar durante cientos de millones de años habría culminado con la pérdida final de aquellas expuestas demasiado tiempo a las condiciones de la superficie, y el almacenamiento definitivo de aquellas que terminaran su viaje en los oscuros cráteres polares. El tiempo transcurrido desde la formación de la Luna y la frecuencia de bombardeo cometario sobre su superficie habrían sido suficientes como para almacenar masas de hielo significativas en los cráteres. Una hipótesis alternativa es la interacción de iones de hidrógeno suministrados por el viento solar con áreas de la superficie ricas en oxígeno. LADEE confirmará cuál de estos procesos es el más probable, para obtener una respuesta definitiva a la cuestión del origen del hielo de agua sobre la Luna.
El cráter Coulomb
Figura 4: El cráter Coulomb, en una imagen obtenida por Chandrayaan-1. (ISRO-Agencia Espacial India) Click para ampliar!
 
 
San Francisco (California), EEUU, 03 de Noviembre de 2009.
 
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