A pesar de la falta de una atmósfera respirable, la Luna tiene una exosfera delgada y tenue. Durante mucho tiempo, los científicos han intentado determinar el proceso básico que sustenta su existencia. Un nuevo estudio dirigido por Nicole Nee, profesora asistente del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), descubrió que esta exosfera debe su existencia al intenso bombardeo de meteoritos sobre la Luna.
A lo largo de los 4.500 millones de años de existencia de la Luna, su superficie fue continuamente golpeada por meteoritos. Estas colisiones dieron lugar a un fenómeno llamado “vaporización por impacto”.
Este proceso ocurre cuando los meteoritos levantan el suelo lunar, vaporizando materiales que flotan en el espacio o permanecen suspendidos sobre la Luna, renovando así su exosfera.
“Ahora sabemos que la “evaporación” del impacto de un meteorito es el proceso dominante que crea la atmósfera lunar. La Luna tiene unos 4.500 millones de años y durante todo este tiempo su superficie ha sido bombardeada continuamente por meteoritos”.
“Demostramos que la delgada atmósfera eventualmente alcanza un estado estable a medida que se repone continuamente con la suspensión de pequeños impactos en la Luna”, dijo la líder del equipo Nicole Nee.
La superficie picada de la Luna es un claro recordatorio geológico de que ha estado plagada de cuerpos de meteoritos a lo largo de sus casi 4.500 millones de años de historia. Al principio de la vida de la Luna, el joven Sistema Solar era turbulento y turbulento.
Como resultado, la superficie de la Luna fue a menudo golpeada por meteoritos masivos. A medida que la Luna envejecía, el bombardeo continuó, pero el tamaño de los meteoritos se redujo a micrometeoritos más pequeños. Sin embargo, estos impactos menos poderosos aún fueron suficientes para permitir que el proceso de vaporización del impacto continuara y llenara continuamente la atmósfera de la Luna.
Los científicos comenzaron a sospechar que los impactos de meteoritos en la Luna eran en parte responsables de la formación de la exosfera cuando la nave espacial Lunar Atmosphere and Dust Environment (LADEE) de la NASA examinó la delgada atmósfera de la Luna, las condiciones de su superficie y las influencias ambientales sobre el polvo lunar en 2013.
Las observaciones llevaron a los científicos a identificar dos procesos que restauran la exosfera. La primera es la evaporación por impacto, la segunda es la “pulverización de iones”. El último proceso ocurre cuando partículas cargadas de alta energía provenientes del sol golpean la superficie de la luna y transfieren energía a los átomos. Esto también hace que estos átomos sean expulsados hacia la exosfera.
“Según los datos de LADEE, parece que ambos procesos desempeñan un papel. Por ejemplo, durante las lluvias de meteoritos hay más átomos en la atmósfera, lo que significa que los impactos tienen un impacto. Pero las observaciones también han demostrado que cuando la Luna está bloqueada por el Sol, como durante un eclipse, también se producen cambios en los átomos de la atmósfera, por lo que el Sol también influye. Por lo tanto, los resultados no fueron claros ni fiables”, explicó Ni.
Nee y sus colegas querían determinar qué proceso es el principal responsable del mantenimiento de la atmósfera de la Luna. Para ello, estudiaron el suelo lunar recogido durante las misiones Apolo. El equipo tenía diez muestras de suelo lunar, cada una de las cuales pesaba sólo 100 miligramos. Esta cantidad es tan pequeña que Ni estima que cabría en una gota de lluvia.
Los investigadores comenzaron a aislar dos elementos en estas muestras: potasio y rubidio. Ambos elementos son volátiles, lo que significa que se vaporizan fácilmente tanto por los impactos de meteoritos como por la atomización causada por el bombardeo del viento solar. Al estudiar las proporciones de isótopos en muestras de suelo lunar, el equipo descubrió que coincidían con las proporciones que se esperarían si la atmósfera de la Luna se mantuviera principalmente mediante evaporación por impacto.
“Descubrimos que las firmas isotópicas de potasio y rubidio en el suelo lunar son consistentes con lo que esperaríamos ver si la atmósfera de la Luna se mantuviera principalmente por evaporación por impacto. Esto sugiere que los impactos de meteoritos son la principal fuente de estabilidad en la exosfera lunar”, dijo Ni.
Esta investigación ayuda a comprender mejor la historia y evolución de la Luna y también puede tener implicaciones para futuras misiones a la Luna y otros cuerpos del sistema solar.