En 2024, comenzará una nueva era de exploración espacial cuando la NASA envíe astronautas a la luna como parte de su misión Artemis, una continuación de las misiones Apolo de las décadas de 1960 y 1970.
Algunas de las preguntas más importantes que los científicos esperan explorar incluyen determinar qué recursos se encuentran en el suelo de la luna y cómo esos recursos podrían usarse para mantener la vida.
Las muestras de vidrio lunar analizadas por los científicos de Rochester fueron recolectadas durante la misión Apolo 16 de la NASA en 1972. Crédito de la imagen: Foto de la Universidad de Rochester / J. Adam Fenster
En un artículo publicado en la revista Science Advances , los investigadores de la Universidad de Rochester , que lideran un equipo de colegas en otras siete instituciones, informan sus hallazgos sobre un factor importante que influye en los tipos de recursos que se pueden encontrar en la luna: si o no la Luna ha tenido un escudo magnético de larga duración en algún momento de sus 4.530 millones de años de historia.
La presencia o ausencia de un escudo es importante porque los escudos magnéticos protegen los cuerpos astronómicos de la radiación solar dañina. Y los hallazgos del equipo contradicen algunas suposiciones de larga data.
“Este es un nuevo paradigma para el campo magnético lunar”, dice el primer autor John Tarduno , William R. Kenan, Jr., profesor de geofísica en el Departamento de Ciencias de la Tierra y Ambientales y decano de investigación de Artes, Ciencias e Ingeniería en Rochester.
¿LA LUNA ALGUNA VEZ TUVO UN ESCUDO MAGNÉTICO?
Durante años, Tarduno ha sido un líder en el campo del paleomagnetismo, estudiando el desarrollo del escudo magnético de la Tierra como un medio para comprender la evolución planetaria y el cambio ambiental.
El escudo magnético de la Tierra se origina en las profundidades del núcleo del planeta. Allí, el hierro líquido en forma de remolino genera corrientes eléctricas, lo que impulsa un fenómeno llamado geodinamo, que produce el escudo. El escudo magnético es invisible, pero los investigadores han reconocido desde hace mucho tiempo que es vital para la vida en la superficie de la Tierra porque protege nuestro planeta del viento solar (corrientes de radiación provenientes del sol).
Pero, ¿ha tenido alguna vez la luna de la Tierra un escudo magnético?
Si bien la luna no tiene un escudo magnético ahora, ha habido un debate sobre si la luna pudo haber tenido un escudo magnético prolongado en algún momento de su historia.
“Desde las misiones Apolo, ha existido la idea de que la luna tenía un campo magnético que era tan fuerte o incluso más fuerte que el campo magnético de la Tierra hace unos 3.700 millones de años”, dice Tarduno.
La creencia de que la luna tenía un escudo magnético se basó en un conjunto de datos inicial de la década de 1970 que incluía análisis de muestras recolectadas durante las misiones Apolo. Los análisis mostraron que las muestras tenían magnetización, que los investigadores creían que era causada por la presencia de una geodinamo.
Pero desde entonces, un par de factores han hecho que los investigadores se detengan.
“El núcleo de la luna es realmente pequeño y sería difícil impulsar ese tipo de campo magnético”, explica Tarduno. “Además, las mediciones anteriores que registran un campo magnético alto no se realizaron mediante experimentos de calentamiento. Utilizaron otras técnicas que pueden no registrar con precisión el campo magnético “.
CUANDO LAS MUESTRAS LUNARES SE ENCUENTRAN CON LOS LÁSERES
Se coloca una submuestra de vidrio lunar en un tubo cuadrado de cuarzo fundido de 2 por 2 milímetros (recuadro) y luego se analiza con el magnetómetro del dispositivo de interferencia cuántica superconductora (SQUID) del laboratorio. Los resultados proporcionan información sobre el suelo de la luna y pueden ayudar a informar una nueva ola de experimentos lunares. Crédito de la imagen: Fotos de la Universidad de Rochester / J. Adam Fenster
Tarduno y sus colegas probaron muestras de vidrio recolectadas en misiones Apolo anteriores, pero usaron láseres de CO2 para calentar las muestras lunares durante un corto período de tiempo, un método que les permitió evitar alterar las muestras. Luego utilizaron magnetómetros superconductores de alta sensibilidad para medir con mayor precisión las señales magnéticas de las muestras.
“Uno de los problemas con las muestras lunares ha sido que los portadores magnéticos en ellas son bastante susceptibles a la alteración”, dice Tarduno. “Al calentar con un láser, no hay evidencia de alteración en nuestras mediciones, por lo que podemos evitar los problemas que la gente pudo haber tenido en el pasado”.
Los investigadores determinaron que la magnetización en las muestras podría ser el resultado de impactos de objetos como meteoritos o cometas, no el resultado de la magnetización de la presencia de un escudo magnético. Otras muestras que analizaron tenían el potencial de mostrar una fuerte magnetización en presencia de un campo magnético, pero no mostraron ninguna magnetización, lo que indica además que la luna nunca ha tenido un escudo magnético prolongado.
“Si hubiera habido un campo magnético en la luna, las muestras que estudiamos deberían haber adquirido magnetización, pero no es así”, dice Tarduno. “Eso es bastante concluyente de que la luna no tenía un campo dinamo duradero”.
LA FALTA DE ESCUDO MAGNÉTICO SIGNIFICA UNA ABUNDANCIA DE ELEMENTOS.
Sin la protección de un escudo magnético, la luna era susceptible al viento solar, que pudo haber causado que una variedad de volátiles —elementos y compuestos químicos que pueden evaporarse fácilmente— se implantaran en el suelo lunar. Estos volátiles pueden incluir carbono, hidrógeno, agua y helio 3, un isótopo del helio que no está presente en abundancia en la Tierra.
“Nuestros datos indican que deberíamos estar mirando el extremo superior de las estimaciones de helio 3 porque la falta de escudo magnético significa que más viento solar llega a la superficie lunar, lo que resulta en depósitos de helio 3 mucho más profundos de lo que la gente pensaba anteriormente”, dice Tarduno.
La investigación puede ayudar a informar una nueva ola de experimentos lunares basados en datos que serán recopilados por la misión Artemis. Los datos de las muestras recopiladas durante la misión permitirán a los científicos e ingenieros estudiar la presencia de volátiles y determinar mejor si estos materiales se pueden extraer para uso humano. El helio 3, por ejemplo, se utiliza actualmente en imágenes médicas y criogenia y es una posible fuente de combustible en el futuro.
La falta de protección magnética también significa que los antiguos suelos lunares pueden contener registros de emisiones de viento solar pasadas. Por lo tanto, el análisis de núcleos de muestras de suelo podría proporcionar a los científicos una mejor comprensión de la evolución del sol.
“Con los antecedentes proporcionados por nuestra investigación, los científicos pueden pensar de manera más adecuada sobre el próximo conjunto de experimentos lunares a realizar”, dice Tarduno. “Estos experimentos pueden enfocarse en los recursos lunares actuales y cómo podríamos usarlos y también en el registro histórico de lo que está atrapado en el suelo lunar”.
Fuente: Universidad de Rochester
