Desvelan el origen de la tenue atmósfera de la Luna

Aunque la Luna carece de aire respirable, alberga una tenue atmósfera. Desde la década de 1980, los astrónomos han observado una delgadísima capa de átomos rebotando sobre la superficie lunar. Esta delicada atmósfera –técnicamente conocida como exosfera­– es probablemente producto de algún tipo de meteorización espacial. Sin embargo, ha sido difícil determinar con exactitud cuáles son esos procesos.

Ahora, científicos del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) y de la Universidad de Chicago (EE UU) afirman haber identificado el principal proceso que formó la atmósfera lunar y que sigue manteniéndola en la actualidad. En un estudio publicado en la revista Science Advances, los autores informan de que la atmósfera lunar es principalmente producto de la ‘vaporización por impacto’.

Los investigadores estudiaron muestras de suelo lunar tomadas por astronautas de la misiones Apolo y datos del orbitador lunar LADEE, ambos de la NASA. Este último fue diseñado para determinar los orígenes de la atmósfera de nuestro satélite.

Los análisis sugieren que, a lo largo de los 4.500 millones de años de historia de la Luna, su superficie ha sido bombardeada continuamente, primero por meteoritos masivos y, más recientemente, por micrometeoritos más pequeños y del tamaño del polvo.

Vaporización por impacto

Estos impactos levantan el suelo lunar, vaporizando ciertos átomos al contacto y lanzando las partículas al aire. Mientras algunas son expulsadas al espacio otras permanecen suspendidas formando una tenue atmósfera que se renueva constantemente a medida que los meteoritos siguen azotando la superficie.

«Damos una respuesta definitiva de que la vaporización por impacto de meteoritos es el proceso dominante que crea la atmósfera lunar», afirma la autora principal del estudio, Nicole Nie, del MIT.

Los datos de la misión LADEE, lanzada en 2013, indican que dos procesos tienen un papel en la creación de la atmósfera luna: esta vaporización por impacto y la llamada pulverización iónica.

Pulverización iónica por el viento solar

La pulverización es un fenómeno relacionado con el viento solar, que transporta partículas cargadas de energía desde el Sol a través del espacio. Cuando estas partículas chocan contra la superficie lunar, pueden transferir su energía a los átomos del suelo y hacerlos saltar por los aires.

Para determinar con mayor precisión los orígenes de la atmósfera lunar, el equipo usó diez muestras de suelo lunar para intentar aislar primero dos elementos de cada muestra: el potasio y el rubidio. Ambos elementos son «volátiles», lo que significa que se vaporizan fácilmente por impactos y pulverización de iones.

Los investigadores analizaron la presencia de isótopos de ambos elementos. Cada uno existe en forma de varios isótopos, que es una variación del mismo elemento con el mismo número de protones pero ligeramente diferente de neutrones.

También tuvieron en cuenta la teoría de que la vaporización por impacto y la pulverización iónica deberían dar lugar a proporciones isotópicas muy diferentes en el suelo.

La proporción específica de isótopos ligeros y pesados que permanecen en el suelo, tanto para el potasio como para el rubidio, revelaron el proceso principal que contribuye a los orígenes de la atmósfera lunar. Las muestras de suelo indicaron que la superficie de la Luna contenía, sobre todo, isótopos pesados de potasio y rubidio.

Modelos para cuantificar

Los investigadores, usando modelos, cuantificaron la proporción entre isótopos pesados y ligeros de potasio y rubidio y, al comparar ambos elementos, descubrieron que la vaporización por impacto era, por tanto, «con toda probabilidad el proceso dominante por el que los átomos se vaporizan y se elevan para formar la atmósfera lunar».

«Con la vaporización por impacto, la mayoría de los átomos permanecerían en la atmósfera lunar, mientras que con la pulverización iónica, muchos átomos serían expulsados al espacio», aclara Nie.

Finalmente, el equipo cuantificó la contribución de ambos procesos y estableció que el 70 % o más de la atmósfera lunar es producto de impactos de meteoritos, mientras que el 30 % restante es consecuencia del viento solar.

«Sin las muestras del Apolo, no podríamos haber obtenido datos precisos y medido cuantitativamente para comprender las cosas en detalle», afirma Nie, quien recuerda que esta tarea hay que seguir realizándola: «Es importante que traigamos muestras de la Luna y otros cuerpos planetarios, para poder dibujar imágenes más claras de la formación y evolución de nuestro sistema solar».