Las poderosas tormentas solares pueden cargar electricamente hasta el suelo de las regiones más frías, en sombra permanente, cerca de los polos lunares, y posiblemente pueden producir “chispas” que podría vaporizar y fundir el suelo, quizás tanto como lo hacen los impactos de pequeños meteoritos, según un estudio financiado por la NASA. Esta alteración puede hacerse evidente cuando se analicen las futuras muestras de estas regiones, que podrían ser la clave para entender la historia de la Luna y del Sistema Solar.
Arriba: imagen mostrando el relieve topográfico de los cráteres lunares en sombra permanente en las regiones polares. Mientras Ud. observa la Luna en el transcurso de un mes, se dará cuenta de que las diferentes características (el relieve superficial) son iluminadas por el Sol en diferentes momentos. Sin embargo, hay algunas partes de la Luna que nunca ven la luz del Sol. Estas áreas se denominan regiones en sombra permanente, y son oscuras porque a diferencia de la Tierra, el eje de la Luna es casi perpendicular a la dirección de la luz del Sol. El resultado es que las partes inferiores de ciertos cráteres que no están apuntando hacia el Sol, han permanecido oscuras por más de dos mil millones de años. Sin embargo, gracias a los nuevos datos del Orbitador de Reconocimiento Lunar (LRO) de la NASA, ahora podemos ver el interior de estos cráteres oscuros con un detalle increíble.
Créditos: NASA Goddard / LRO Mission. Descargar video en formato de alta definición producido por el Estudio de Visualización Científica del Centro Goddard de la NASA.
La Luna casi no tiene atmósfera, por lo que su superficie está expuesta al duro ambiente espacial . Los Impactos de meteoritos pequeños constantemente agitan y revuelven la capa superior de polvo y roca, llamada regolito, en la Luna. “Cerca del 10 por ciento de esta capa se ha fundido o vaporizado por impactos de meteoritos”, dijo Andrew Jordan, de la Universidad de New Hampshire, Durham. “Hemos encontrado que en las regiones en sombra permanente de la Luna, las chispas de las tormentas solares podrían fundir o vaporizar un porcentaje similar.” Jordan es el autor principal de un artículo sobre esta investigación publicado en línea en la revista Ícaro el 31 de Agosto del 2016.
Este es un mapa que muestra las regiones en sombra permanente (azul) que cubren alrededor del tres por ciento del Polo Sur de la Luna. Crédito: NASA/Goddard / LRO. Vea más aquí.
La actividad solar explosiva, tales como llamaradas y eyecciones de masa coronal, envía partículas de alta energía cargadas eléctricamenteen al espacio. La atmósfera de la Tierra nos protege de la mayor parte de esta radiación, pero en la Luna, estas partículas – iones y electrones – impactan directamente en la superficie. Se acumulan en dos capas debajo de la superficie; los iones voluminosos no pueden penetrar profundamente, ya que son más propensos a golpear átomos en el regolito, por lo que forman una capa más cerca de la superficie, mientras que los diminutos electrones pueden deslizarse a través del regolito y forman una capa más profunda. Los iones tienen carga positiva, mientras que los electrones llevan carga negativa. Como las cargas opuestas se atraen, normalmente estas cargas fluyen una hacia la otra y se equilibran.
Ilustración que muestra cómo las partículas energéticas solares pueden causar la ruptura dieléctrica en el regolito lunar en una región permanentemente sombreada (PSR). Estos pequeños eventos de degradación podrían ocurrir en todo el suelo de la PSR. Créditos: NASA / Andrew Jordan.
En Agosto del 2014, sin embargo, el equipo de Jordan publicó los resultados de una simulación que predecía que los fuertes tormentas solares podrían hacer que el regolito en las regiones en sombra permanente de la Luna (PSRs, sigla en Inglés de “Permanent Shadowed Regions”) acumulara carga en estas dos capas hasta que se liberaran explosivamente, como un rayo en miniatura. Las PSRs son tan gélidas que el regolito se convierte en un muy mal conductor de la electricidad. Por lo tanto, durante las tormentas solares intensas, se espera que la disipación de la acumulación de carga en el regolito sea lo suficientemente lenta de modo de no poder evitar los efectos destructivos de una descarga eléctrica repentina, llamada ruptura dieléctrica. La investigación estima la medida en que este proceso puede alterar al regolito.
“Este proceso no es completamente nuevo para la ciencia espacial – las descargas electrostáticas pueden ocurrir en cualquier material mal conductor (dieléctrico) expuestos a la radiación espacial intensa, y en realidad es la principal causa de las anomalías en una nave espacial”, dijo Timothy Stubbs del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland, y co-autor del trabajo. El análisis del equipo se basa en esta experiencia. A partir de estudios y análisis de las muestras de las misiones lunares Apolo de la NASA, los investigadores sabían con qué frecuencia se producen las grandes tormentas solares. De la investigación lunar anterior, estimaron que el milímetro superior de regolito sería enterrado por los impactos de meteoritos después de cerca de un millón de años, por lo que estaría demasiado profundo como para ser objeto de carga eléctrica durante las tormentas solares. Luego estimaron la energía que se deposita en un millón de años por los dos procesos, impactos de micro meteoritos y ruptura dieléctrica impulsada por las tormentas solares, y encontraron que cada proceso libera energía suficiente para alterar el regolito en una cantidad similar.
“Los experimentos de laboratorio muestran que la ruptura dieléctrica es un proceso explosivo en una pequeña escala”, dijo Jordan. “Durante la ruptura, los canales a través de los granos del suelo pueden ser fundidos y vaporizados . Algunos de los granos, incluso pueden ser destruidos por la pequeña explosión. Las PSRs son lugares importantes en la Luna, ya que contienen pistas sobre la historia de la Luna, como el papel que ha jugado el material que fácilmente se vaporiza como el agua Pero para descifrar la historia, tenemos que saber en qué medida las PSRs no son vírgenes, es decir, la forma en que han sido erosionadas por el entorno espacial, incluyendo las tormentas solares y los impactos de meteoritos “.
El siguiente paso es buscar evidencia de ruptura dieléctrica en las PSRs y determinar si podría suceder lo mismo en otras zonas de la Luna. Las observaciones del Orbitador de Reconocimiento Lunar de la NASA indican que el suelo en los PSRs es más poroso o “esponjoso” que en otras áreas, lo que se podría esperar si la ruptura dieléctrica hizo estallar algunos de los granos del suelo allí. Sin embargo, algunos experimentos ya en marcha, son necesarios para confirmar que la ruptura dieléctrica es responsable de ello. Además, la noche lunar es larga – alrededor de dos semanas – por lo que puede llegar a ser lo suficientemente fría para que la ruptura se produzca en otras zonas de la Luna, según el equipo. Debe existir aún, material erosionado en las muestras del Apolo, pero la dificultad estaría en determinar si este material se vio alterado por ruptura dieléctrica o por impactos de meteoros. El equipo está trabajando en experimentos junto con científicos del Laboratorio de Física Aplicada de la Universidad Johns Hopkins para ver cómo afecta la ruptura eléctrica al regolito y para buscar cualquier huella indicadora que permita distinguir ésta de los efectos de impactos de meteoritos.
La NASA financió la investigación a través de la misión del Orbitador de Reconocimiento Lunar (LRO) y el Instituto de Investigación Virtual de Exploración del Sistema Solar (SSERVI), Respuesta Dinámica de los Ambientes en los Asteroides, la Luna y Marte 2 (DREAM2) en el Centro Goddard la NASA. SSERVI tiene su sede fuera del Centro de Investigación Ames de la NASA, en Moffett Field, California. LRO está gestionado por el Centro Goddard de la NASA como un proyecto en el marco del Programa Discovery de la NASA . El programa Discovery es administrado por el Centro Marshall para Vuelos Espaciales en Huntsville, Alabama, para la Dirección de Misiones Científicas de la NASA en Washington.
Fuente: NASA Goddard Space Flight Center. Artículo original: “Solar storms could spark soils at moon’s poles.” Editor: Bill Steigerwald.
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