Ampliar / Representación artística de la misión LADEE sobre la superficie lunar. La Luna puede no tener mucha atmósfera, principalmente debido a su débil campo gravitatorio (es discutible si tenía una atmósfera sustancial hace miles de millones de años). Pero se cree que actualmente mantiene su tenue atmósfera, también conocida como exosfera, debido a los impactos de meteoritos. Las rocas espaciales han estado bombardeando 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 recogidas por los astronautas durante la era Apolo muestran evidencia de que los meteoritos, desde meteoritos enormes hasta micrometeoroides no más grandes que motas de polvo, han lanzado un flujo constante de átomos a la exosfera. Aunque algunos de estos átomos escapan al espacio y otros caen de nuevo a la superficie, los que permanecen sobre la Luna crean una atmósfera delgada que sigue reponiéndose a medida que más meteoritos chocan contra la superficie. “En escalas de tiempo largas, la vaporización del impacto de micrometeoritos es la fuente principal 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 LADEE (Lunar Atmosphere and Dust Environment Explorer) a la Luna en 2013, la misión tenía como objetivo descubrir los orígenes de la atmósfera de la Luna. 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 preguntas 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 en el suelo lunar que son más susceptibles a los 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 iónica. La vaporización por impacto resulta de la colisión de partículas a altas velocidades y la generación de cantidades extremas de calor que excitan los átomos lo suficiente como para vaporizar el material en el que se encuentran y enviarlos volando. La pulverización iónica implica impactos de alta energía que liberan átomos sin vaporización. Los átomos que se liberan por pulverización iónica tienden a tener más energía y moverse más rápido que los liberados por vaporización por impacto. Cualquiera de estos puede crear y mantener la atmósfera lunar a raíz de los impactos de meteoritos. Entonces, si los átomos enviados a la atmósfera por pulverización iónica tienen una ventaja energética, ¿por qué los investigadores encontraron que la mayoría de los átomos en la atmósfera en realidad provienen de la vaporización por impacto? Aterrizaje de regreso Dado que las muestras de suelo lunar proporcionadas por la NASA ya habían tenido 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 los diferentes isótopos escapen de la atmósfera. Los investigadores descubrieron que los átomos transferidos a la atmósfera por pulverización iónica son enviados a una velocidad de energía tan alta 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 ella. La fracción de átomos que alcanza 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 probabilidad de escapar. «La vaporización por impacto es la fuente dominante a largo plazo de la atmósfera lunar, probablemente contribuyendo con más del 65 por ciento de la atmósfera [potassium] «Los átomos se pierden en la exosfera, y el resto se produce por pulverización de iones», afirmaron Lie y su equipo en el mismo estudio. Hay otras formas en las que se pierden átomos de la atmósfera lunar. En su mayoría, los iones más ligeros tienden a quedarse 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 las partículas del viento solar. Lo que hemos aprendido sobre la atmósfera lunar a través del suelo lunar podría influir en los estudios de otros cuerpos. Ya se ha descubierto que la vaporización por impacto lanza átomos a la exosfera de Mercurio, que es más delgada que la de la Luna. El estudio del suelo marciano, que puede aterrizar en la Tierra con misiones de retorno de muestras en el futuro, también podría proporcionar más información sobre cómo los impactos de meteoritos afectan a 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 proviene su atmósfera y hacia dónde va. Avances científicos, 2024. DOI: 10.1126/sciadv.adm7074