Los meteoritos dan a la Luna su atmósfera extremadamente delgada
Es posible que la Luna no tenga mucha atmósfera, principalmente debido a su débil campo gravitacional (no se sabe si tenía una atmósfera sustancial hace miles de millones de años). discutible). Pero actualmente se cree que mantiene su tenue atmósfera, también conocida como exosfera, debido a los impactos de meteoritos.
Las rocas espaciales han bombardeado la Luna durante sus 4.500 millones de años de existencia. Investigadores del MIT y la Universidad de Chicago han descubierto ahora que las muestras de suelo lunar recolectadas por los astronautas durante la era Apolo muestran evidencia de que los meteoritos, desde enormes meteoritos hasta micrometeoroides no más grandes que partículas de polvo, liberaron un flujo constante de átomos en la exosfera.
Aunque algunos de estos átomos escapan al espacio y otros vuelven a caer a la superficie, los que permanecen sobre la Luna crean una atmósfera delgada que continúa reponiéndose a medida que caen más meteoritos a la superficie.
«A largo plazo, la vaporización por impactos de micrometeoritos es la principal fuente de átomos en la atmósfera lunar», dijeron los investigadores en un estudio publicado recientemente en Science Advances.
Listo para el lanzamiento
Cuando la NASA envió su orbitador Lunar Atmosphere and Dust Environment Explorer (LADEE) a la Luna en 2013, la misión tenía como objetivo descubrir los orígenes de la atmósfera lunar. LADEE observó más átomos en la atmósfera durante las lluvias de meteoritos, lo que sugirió que los impactos tenían algo. que ver con la atmósfera. Sin embargo, dejó dudas sobre el mecanismo que convierte la energía del impacto en una atmósfera difusa.
Para encontrar estas respuestas, un equipo de investigadores del MIT y la Universidad de Chicago, dirigido por la profesora Nicole Nie del Departamento de Ciencias de la Tierra, Atmosféricas y Planetarias del MIT, necesitaba analizar los isótopos de los elementos del suelo lunar que son más susceptibles a la Efectos de los impactos de micrometeoroides. Eligieron potasio y rubidio.
Los iones de potasio y rubidio son especialmente propensos a dos procesos: vaporización por impacto y pulverización de iones.
La vaporización por impacto resulta de partículas que chocan a altas velocidades y generan cantidades extremas de calor que excitan los átomos lo suficiente como para vaporizar el material en el que se encuentran y hacerlos volar. La pulverización de iones implica impactos de alta energía que liberan átomos sin vaporización. Los átomos que se liberan mediante la pulverización de iones tienden a tener más energía y se mueven más rápido que los liberados por la vaporización por impacto.
Cualquiera de ellos puede crear y mantener la atmósfera lunar después del impacto de un meteorito.
Entonces, si los átomos enviados a la atmósfera mediante pulverización iónica tienen una ventaja energética, ¿por qué los investigadores han descubierto que la mayoría de los átomos en la atmósfera en realidad provienen de la vaporización por impacto?
Tocando de nuevo hacia abajo
Debido a que las muestras de suelo lunar proporcionadas por la NASA ya han cuantificado sus isótopos más ligeros y más pesados de potasio y rubidio, el equipo de Lie utilizó cálculos para determinar qué proceso de colisión es más probable que evite que diferentes isótopos escapen de la atmósfera.
Los investigadores han descubierto que los átomos transferidos a la atmósfera mediante pulverización de iones son enviados zumbando con energías tan altas que a menudo alcanzan la velocidad de escape (la velocidad mínima necesaria para escapar de la ya débil gravedad de la Luna) y continúan viajando hacia el espacio. Después de todo, los átomos que terminan en la atmósfera también pueden perderse de la atmósfera.
La fracción de átomos que alcanzan la velocidad de escape después de la vaporización por impacto depende de la temperatura de esos átomos. Los niveles de energía más bajos asociados con la vaporización por impacto dan como resultado temperaturas más bajas, lo que da a los átomos una menor posibilidad de escapar.
“La vaporización por impacto es la principal fuente a largo plazo de la atmósfera lunar y probablemente contribuye con más del 65 por ciento de la atmósfera. [potassium] átomos, y la pulverización de iones representa el resto”, dijeron Lie y su equipo en el mismo estudio.
Hay otras formas en que se pierden átomos de la atmósfera lunar. Son principalmente los iones más ligeros los que tienden a permanecer en la exosfera, y los iones vuelven a caer a la superficie si son demasiado pesados. Otros son fotoionizados por la radiación electromagnética del viento solar y, a menudo, son transportados al espacio por partículas del viento solar.
Lo que aprendemos sobre la atmósfera lunar a partir del suelo lunar puede influir en los estudios de otros cuerpos. Ya se ha descubierto que la vaporización por impacto lanza átomos a la exosfera de Mercurioque es más delgado que el de la Luna. El estudio del suelo marciano, que podría aterrizar en la Tierra con misiones de retorno de muestras en el futuro, también podría proporcionar más información sobre cómo los impactos de los meteoritos afectan su atmósfera.
A medida que nos acercamos a una nueva era de misiones lunares tripuladas, la Luna puede tener más que decirnos sobre de dónde viene su atmósfera y hacia dónde va.
Avances científicos, 2024. DOI: 10.1126/sciadv.adm7074
