La atmósfera y el agua de la Luna
Alberto González Fairén |
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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. |
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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). |
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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)  |
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| 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. |
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Figura
2: El traje espacial de
las tripulaciones Apolo. (NASA)  |
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| 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. |
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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. |
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Figura
4: El cráter Coulomb,
en una imagen obtenida por Chandrayaan-1.
(ISRO-Agencia Espacial India)  |
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| San Francisco (California), EEUU, 03 de Noviembre
de 2009. |
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