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La atmósfera de la luna: la ionosfera tiene una alta densidad de plasma  

CIENCIASASTRONOMÍA Y CIENCIA ESPACIALLa atmósfera de la luna: la ionosfera tiene una alta densidad de plasma  

Una de las cosas más hermosas de la madre Tierra es la presencia de una atmósfera. La vida en la Tierra no hubiera sido posible sin la viva capa de aire que abraza completamente a la Tierra desde todas partes. En la fase temprana de la evolución de la atmósfera en los tiempos geológicos, las reacciones químicas dentro de la corteza terrestre eran la fuente crítica de gases. Sin embargo, con la evolución de la vida, los procesos bioquímicos asociados con la vida se hicieron cargo y mantienen el equilibrio gaseoso actual. Gracias al flujo de metales fundidos en el interior de la Tierra que dan lugar al campo magnético de la Tierra responsable de la desviación de la mayoría de los vientos solares ionizantes (flujo continuo de partículas cargadas eléctricamente, es decir, plasma que se origina en la atmósfera solar) lejos de la Tierra. La capa superior de la atmósfera absorbe la radiación ionizante restante y, a su vez, se ioniza (de ahí el nombre de ionosfera).  

¿La Luna, el satélite natural de la Tierra, tiene atmósfera?  

La Luna no tiene una atmósfera de la forma en que la experimentamos en la Tierra. Su campo gravitatorio es más débil que el de la Tierra; mientras que la velocidad de escape en la superficie de la Tierra es de aproximadamente 11.2 km/seg (sin tener en cuenta la resistencia del aire), en la superficie de la Luna es de solo 2.4 km/seg, que es mucho menor que la velocidad cuadrática media (RMS) de las moléculas de hidrógeno en la Luna. Como resultado, la mayoría de las moléculas de hidrógeno escapan al espacio y la Luna no puede retener ninguna capa significativa de gases a su alrededor. Sin embargo, esto no significa que la Luna no tenga atmósfera. La Luna tiene una atmósfera, pero es tan delgada que prevalece una condición de casi vacío en la superficie de la Luna. La atmósfera de la Luna es extremadamente delgada: aproximadamente 10 billones de veces más delgada que la atmósfera de la Tierra. La densidad de la atmósfera de la Luna está a la par con la densidad de las franjas más externas de la atmósfera de la Tierra.1. Es en este contexto que muchos argumentan que la Luna no tiene atmósfera.  

La atmósfera lunar es importante para el futuro de la humanidad. Por lo tanto, ha habido una serie de estudios en los últimos 75 años.  

La Misión Appolo de la NASA hizo contribuciones significativas cuando detectó por primera vez la atmósfera lunar4. El Experimento de Composición Atmosférica Lunar (LACE) del Apolo 17 encontró pequeñas cantidades de varios átomos y moléculas (incluidos helio, argón y posiblemente neón, amoníaco, metano y dióxido de carbono) en la superficie de la Luna.1. Posteriormente, las mediciones en tierra descubrieron vapor de sodio y potasio en la atmósfera de la Luna utilizando espectroscopia de línea de emisión.2. También hubo informes sobre el hallazgo de iones metálicos que emanan de la Luna en el espacio interplanetario y H2O hielo en la región polar de la Luna3.  

Para los últimos 3 Ga (1 Ga o giga-annum = 1 billón de años o 109 años), la atmósfera de la Luna es estable con una exosfera límite superficial (SBE) de baja densidad. Antes de eso, la Luna tenía una atmósfera más prominente, aunque transitoria, debido a la actividad volcánica sustancial en la Luna.4.

Estudios publicados recientemente que utilizan mediciones del orbitador lunar de ISRO revelan que la ionosfera de la Luna puede tener una densidad de electrones muy alta. La densidad de electrones de la superficie lunar podría ser tan alta como 1.2 × 105 por centímetro cúbico, pero el viento solar actúa como un fuerte agente de eliminación que barre todo el plasma hacia el medio interplanetario5. Sin embargo, el hallazgo interesante fue la observación del alto contenido de electrones en la región de la estela (región de perturbaciones posteriores en el viento solar en dirección contraria al sol). Era mayor que en la dirección del lado diurno dado que ni la radiación solar ni el viento solar interactúan directamente con las partículas neutras disponibles en esta región.6. El estudio muestra que los iones dominantes en la región de la estela son Ar+, y Ne+ que tienen una vida útil comparativamente más larga que los iones moleculares (CO2+, y H2O+ ) que son dominantes en otras regiones. Debido a su mayor tiempo de vida, el Ar+ y Ne+ los iones sobreviven en la región de la estela mientras que los iones moleculares se recombinan y desaparecen. También se encontró una alta densidad de electrones cerca de las regiones polares lunares durante los períodos de transición solar.5,6

La Misión Artemis a la Luna planificada por la NASA tiene como objetivo establecer el Campamento Base Artemis en la superficie lunar y Gateway en la órbita lunar. Esto sin duda ayudará a un estudio más detallado y directo de la atmósfera lunar.7.  

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Referencias:  

  1. NASA 2013. ¿Hay una atmósfera en la Luna? Disponible en línea en https://www.nasa.gov/mission_pages/LADEE/news/lunar-atmosphere.html#:~:text=Just%20as%20the%20discovery%20of,of%20Earth%2C%20Mars%20or%20Venus.  
  1. Potter AE y Morgan TH 1988. Descubrimiento de vapor de sodio y potasio en la atmósfera de la luna. CIENCIA 5 de agosto de 1988 Vol 241, Edición 4866 págs. 675-680. DOI: https://doi.org/10.1126/science.241.4866.67 
  1. Stern SA 1999. La atmósfera lunar: Historia, estado, problemas actuales y contexto. Reseñas de Geofísica. Primera publicación: 01 de noviembre de 1999. Volumen 37, Número 4 de noviembre de 1999. Páginas 453-491. DOI: https://doi.org/10.1029/1999RG900005 
  1. Needham DH y Kringab DA 2017. El vulcanismo lunar produjo una atmósfera transitoria alrededor de la Luna antigua. Cartas de Ciencias Planetarias y de la Tierra. Tomo 478, 15 de noviembre de 2017, páginas 175-178. DOI: https://doi.org/10.1016/j.epsl.2017.09.002  
  1. Ambili KM y Choudhary RK 2021. Distribución tridimensional de iones y electrones en la ionosfera lunar originada a partir de reacciones fotoquímicas. Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society, volumen 510, número 3, marzo de 2022, páginas 3291–3300, DOI: https://doi.org/10.1093/mnras/stab3734  
  1. Tripathi KR, et al 2022. Un estudio sobre los rasgos característicos de la ionosfera lunar utilizando un experimento científico de radiofrecuencia dual (DFRS) a bordo del orbitador Chandrayaan-2. Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society: cartas, volumen 515, número 1, septiembre de 2022, páginas L61–L66, DOI: https://doi.org/10.1093/mnrasl/slac058  
  1. NASA 2022. Misión Artemisa. Disponible en https://www.nasa.gov/specials/artemis/ 

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Umesh Prasad
Umesh Prasad
Editor jefe, Scientific European

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