Primera evidencia de que la magnetosfera de la Tierra puede crear agua en la superficie lunar

Representación artística de la Luna en la magnetosfera terrestre, con el «viento de la Tierra». Éste está compuesto por iones de oxígeno (gris) e iones de hidrógeno (azul brillante) que fluyen, que pueden reaccionar con la superficie lunar para crear agua. 
La Luna pasa más del 75% de su órbita en el viento solar (amarillo), que está bloqueado por la magnetosfera el resto del tiempo. (Agrandar imagen).
Crédito: E. Masongsong, UCLA EPSS, NASA GSFC SVS.

Antes de la era Apolo, se pensaba que la Luna estaba seca como un desierto debido a las temperaturas extremas y la dureza del entorno espacial. Desde entonces, muchos estudios han descubierto agua lunar. Hielo en cráteres polares sombreados, agua ligada a rocas volcánicas e inesperados depósitos de hierro oxidado en el suelo lunar. A pesar de estos hallazgos, todavía no hay una confirmación verdadera de la extensión u origen del agua superficial lunar.

La teoría predominante es que los iones de hidrógeno cargados positivamente propulsados ​​por el viento solar bombardean la superficie lunar. Al hacerlo, reaccionan espontáneamente para producir agua (como hidroxilo (OH – ) y molecular (H 2 O)). Pero, un nuevo estudio multinacional publicado en Astrophysical Journal Letters propone que el viento solar puede no ser la única fuente de iones formadores de agua. Los investigadores muestran que las partículas de la Tierra también pueden sembrar la Luna con agua. Esto implica, que otros planetas también podrían aportar agua a sus satélites.

Origen del agua en el viento solar: una contradicción con las observaciones durante la Luna Llena

El agua es mucho más frecuente en el espacio de lo que los astrónomos pensaron en un principio. Encontrándose desde la superficie de Marte hasta las lunas de Júpiter y los anillos de Saturno, cometas, asteroides y Plutón. Incluso se ha detectado en nubes mucho más allá de nuestro Sistema Solar. Anteriormente se suponía que el agua se incorporó a estos objetos durante la formación del Sistema Solar. Pero existe una creciente evidencia de que el agua en el espacio es mucho más dinámica. Aunque el viento solar es una fuente probable de agua de la superficie lunar, los modelos informáticos dan una predicción. Indican que hasta la mitad debería evaporarse y desaparecer en las regiones de alta latitud durante los aproximadamente tres días de Luna Llena. En ese intervalo es cuando la Luna pasa dentro de la magnetosfera de la Tierra.

Sorprendentemente, el último análisis de mapas de superficie de hidroxilo / agua, mostró que el agua superficial no desaparece durante este período de protección de la magnetosfera. El mapa fue realizado por el «Moon Mineralogy Mapper (M 3 )» del satélite Chandrayaan-1. Se pensaba que el campo magnético de la Tierra impedía que el viento solar llegara a la Luna. De ese modo, el agua no podía regenerarse más rápido de lo que se perdía. Pero los investigadores encontraron que este no era el caso.

Buscando una explicación en los datos: ‘El viento terrestre’

Los investigadores compararon una serie temporal de mapas de superficie del agua antes, durante y después del tránsito por la magnetosfera. A partir de ello, argumentan que el agua lunar podría reponerse mediante flujos de iones magnetosféricos, también conocidos como «viento terrestre». La presencia de estos iones derivados de la Tierra cerca de la Luna fue confirmada por el satélite Kaguya. Mientras que observaciones del satélite THEMIS-ARTEMIS permitieron perfilar las características distintivas de los iones del viento solar frente a los del viento terrestre de la magnetosfera.

Las observaciones previas del satélite Kaguya durante la Luna Llena detectaron altas concentraciones de isótopos de oxígeno. Estos se filtraron de la capa de ozono de la Tierra y se incrustaron en el suelo lunar. También detectaron una abundancia de iones de hidrógeno en la vasta atmósfera extendida de nuestro planeta, conocida como exosfera. Estos flujos combinados de partículas de magnetosfera son fundamentalmente diferentes de los del viento solar. Por lo tanto, la última detección de agua superficial en este estudio refuta la hipótesis del blindaje. En cambio, sugiere que la magnetosfera misma crea un «puente de agua» que puede reponer a la Luna.

Un análisis difícil

El estudio empleó a un equipo multidisciplinario de expertos en Cosmoquímica, Física Espacial y Geología Planetaria para contextualizar los datos. Las interpretaciones anteriores del agua superficial no consideraron los efectos de los iones terrestres y no examinaron cómo el agua superficial cambió con el tiempo. Los únicos mapas de superficie y datos de partículas disponibles durante una Luna Llena en la magnetosfera fueron del invierno y verano de 2009. Se necesitaron varios años para analizar e interpretar los resultados. El análisis fue especialmente difícil debido a las escasas observaciones. Estas fueron necesarias para comparar las mismas condiciones de la superficie lunar en el tiempo y para controlar la temperatura y composición de su superficie.

Mirando hacia el futuro

A la luz de estos hallazgos, estudios futuros del viento solar y vientos planetarios podrán revelar más sobre la evolución del agua en nuestro Sistema Solar. También harán revelaciones sobre los efectos potenciales de la actividad solar y la magnetosfera en otras lunas y cuerpos planetarios. La expansión de esta investigación requerirá de nuevos satélites. Deberán equiparse con espectrómetros completos de mapeo de agua / hidroxilo y sensores de partículas en órbita y en la superficie lunar para confirmar completamente este mecanismo. Estas herramientas pueden ayudar a predecir las mejores regiones para futuras exploraciones, minería y eventuales asentamientos en la Luna. Esta investigación puede influir en el diseño de misiones espaciales para proteger mejor a los humanos y satélites de los peligros de la radiación de partículas. También para mejorar los modelos informáticos y los experimentos de laboratorio de formación de agua en el espacio.

Fuente: phys.org

Artículo original: «First evidence that water can be created on the lunar surface by Earth’s magnetosphere«.  Emmanuel MasongsongUCLA Earth, Planetary, and Space Sciences (EPSS). January 28, 2021.

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SOFIA descubre agua en la superficie de la Luna iluminada por el Sol

Esta ilustración destaca el cráter Clavius ​​de la Luna con una ilustración que representa el agua atrapada en el suelo lunar allí. Está acompañada con una imagen del Observatorio Estratosférico de Astronomía Infrarroja (SOFIA) que encontró agua en la parte de la Luna iluminada por el Sol.
Créditos: NASA / Daniel Rutter
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El Observatorio Estratosférico de Astronomía Infrarroja (SOFIA) ha confirmado, por primera vez, la presencia de agua en la superficie de la Luna iluminada por el Sol. Este descubrimiento indica que el agua puede estar distribuida por la superficie lunar, y no se limita a lugares fríos y sombreados. La publicació a continuación lo expone y contiene recurosos sobre el tema.

La Tierra está enviando Oxígeno a la Luna

Representación artística mostrando la magnetosfera terrestre bombardeando la Luna con iones de oxígeno cuando la Luna en su órbita pasa a través de la magneto-cola. Más información.
Crédito: Universidad de Osaka / NASA
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Según las investigaciones, nuestro planeta ha estado enviando otro signo de vida a la superficie lunar desde hace miles de millones de años: el oxígeno. Y aunque un estimado de 4 billones de trillones de trillones de átomos de oxígeno se han incrustado en el suelo lunar en los últimos 2.400 millones de años, esto no hará más fácil  establecerse en la Luna.

El siguiente artículo lo presenta y contiene además una rica selección de recursos sobre el tema.

Curiosidades

La cola de iones de sodio de la Luna baña la Tierra

La Luna de la Tierra es otro cuerpo que como Mercurio, no tiene un atmósfera gruesa sino una exosfera. También está expuesta a la radiación y al viento solar así como a los impactos de meteoros y micrometeoros. Esto sugiere que podría tener también al igual que Mercurio, una cola de iones.

Drew Potter y Tom Morgan usaron telescopios terrestres para observar la exosfera de Mercurio en la década de 1980. Luego volvieron su atención hacia la Luna y mostraron que ésta también tiene sodio en su delgada exosfera. Le siguieron los estudios de coronagrafía y espectografía, pero luego sucedió algo inesperado. 

En 1998, una campaña de observación en el Observatorio McDonald estudió los efectos de la lluvia de meteoritos leonidas en la capa de sodio terrestre (mesosférica). Entonces, se hizo un descubrimiento fortuito de un punto débil de emisión de sodio cerca de la dirección anti-Sol / Luna. 

Se determinó que la característica era la atmósfera lunar que escapaba, pero a una gran distancia, mayor de 400,000 km. La presión de radiación empuja la atmósfera de escape de la Luna hacia una cola similar a un cometa. 

Durante una alineación de Luna Nueva, a medida que esta nube de gas pasa por la Tierra, nuestra gravedad altera las trayectorias de los átomos. El resultado es que enfoca la nube difusa en una columna densa, de forma análoga a lo que hace una lente. La dispersión posterior desde el punto focal es el «Punto de Luna» y aquí hay una descripción más completa de este fenómeno genial.

Durante una alineación de Luna Nueva, a medida que la la nube de gas pasa por la Tierra, nuestra gravedad altera las trayectorias de los átomos. El resultado es que enfoca la nube difusa en una columna densa, de forma análoga a lo que hace una lente. 
Crédito:
 Jody Wilson 
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