Nuevos hallazgos sugieren que el campo magnético de la Tierra desempeñó un papel sorprendente en el transporte de partículas desde nuestra atmósfera a la Luna.
A primera vista, la luna parece sin vida e inerte. Pero su superficie puede contar una historia más compleja. A lo largo de miles de millones de años, es probable que pequeñas fracciones de la atmósfera terrestre hayan llegado a la Luna y se hayan mezclado con su suelo. Estos materiales pueden incluir materiales que algún día podrían sustentar la actividad humana en la superficie lunar. Sin embargo, hasta hace poco los científicos no estaban seguros de cómo estas partículas podían viajar distancias tan grandes ni de cuánto tiempo duraba el proceso.
Investigadores de la Universidad de Rochester informan ahora que el campo magnético de la Tierra puede ayudar, en lugar de impedir, esta migración. Su investigación, publicada Naturaleza Comunicación Tierra y medio ambientemuestra que las partículas atmosféricas levantadas por el viento solar pueden dirigirse hacia afuera con el campo magnético de la Tierra. Debido a que este escudo magnético ha existido durante miles de millones de años, puede permitir un movimiento lento pero continuo de material desde la Tierra a la Luna a lo largo del tiempo.
“Al combinar datos de partículas almacenadas en el suelo lunar con modelos computacionales de cómo el viento solar interactúa con la atmósfera de la Tierra, podemos rastrear la historia de la atmósfera de la Tierra y su campo magnético”, dijo Eric Blackman, profesor de física y astronomía y científico distinguido del Laboratorio de la URochester.
Estos resultados sugieren que el suelo lunar puede almacenar un archivo duradero de la atmósfera terrestre. También plantean la posibilidad de que la luna tenga recursos que podrían resultar valiosos para los astronautas que vivan y trabajen allí en el futuro.
Lo que revelaron las muestras del Apolo
Las rocas lunares y el suelo recolectados durante las misiones Apolo en la década de 1970 fueron el foco de este estudio. El análisis de estas muestras muestra que la capa superficial de la Luna, conocida como regolito, contiene sustancias volátiles como agua, dióxido de carbono, helio, argón y nitrógeno. Parte de este material proviene claramente del viento solar, la corriente constante de partículas cargadas que fluye desde el Sol. Sin embargo, las cantidades encontradas, especialmente de nitrógeno, son demasiado grandes para explicarlas únicamente por el viento solar.
En 2005, científicos de la Universidad de Tokio propusieron que una parte de estos volátiles se originaba en la atmósfera terrestre. Razonaron que este cambio podría haber ocurrido temprano en la historia de la Tierra, antes de que el planeta desarrollara un campo magnético. Plantearon la hipótesis de que una vez creado un campo magnético, impediría que las partículas atmosféricas viajaran al espacio.
El equipo de Rochester llegó a una conclusión diferente.
Simulación del viaje de la Tierra a la Luna
Para comprender mejor cómo las partículas atmosféricas llegan a la Luna, los investigadores utilizaron simulaciones informáticas avanzadas. El equipo incluía a Subhankar Paramanik, estudiante de posgrado en el Departamento de Física y Astronomía y miembro de Horton en LLE; John Tarduno, profesor William R. Kenan, Jr. en el Departamento de Ciencias de la Tierra y el Medio Ambiente; y Jonathan Carroll-Nellenback, científico computacional del Centro de Computación de Investigación Integrada y profesor asistente en el Departamento de Física y Astronomía.
Sus simulaciones examinaron dos condiciones. Representa una versión temprana de la Tierra sin campo magnético y con un fuerte viento solar. Otros modelos actuales se completan con un fuerte campo magnético y un débil viento solar. Los resultados muestran que la migración de partículas en la Luna fue mucho más eficiente que en la Tierra moderna.
En este caso, el viento solar puede expulsar partículas cargadas de la atmósfera superior de la Tierra. Luego, estas partículas siguen las líneas del campo magnético de la Tierra, algunas de las cuales se extienden lo suficiente en el espacio como para cruzar la órbita de la Luna. Durante miles de millones de años, este proceso actúa como un lento embudo, permitiendo que una pequeña cantidad de la atmósfera terrestre se deposite en la superficie de la Luna.
Un registro del pasado de la Tierra y un recurso para el futuro
Debido a que este intercambio ocurrió durante una escala de tiempo tan larga, la Luna puede contener un registro químico de la historia atmosférica de la Tierra. El estudio del suelo lunar puede brindar a los científicos nuevos conocimientos sobre cómo han evolucionado el clima, los océanos e incluso la vida misma de la Tierra a lo largo de miles de millones de años.
La entrega constante de partículas también sugiere que la luna puede contener más material útil de lo que se pensaba anteriormente. Elementos volátiles como el agua y el nitrógeno podrían ayudar a sostener la actividad humana a largo plazo en la Luna, reduciendo la necesidad de suministros desde la Tierra y haciendo más prácticas las exploraciones futuras.
“Nuestro estudio puede tener implicaciones más amplias para comprender el escape atmosférico temprano en planetas como Marte, que hoy carece de un campo magnético global pero que en el pasado tenía una atmósfera potencialmente densa similar a la de la Tierra”, dijo Paramanik. “Al examinar la evolución del planeta junto con el escape atmosférico en diferentes épocas, podemos comprender cómo estos procesos configuran la habitabilidad del planeta”.
La investigación fue financiada en parte por fondos de la NASA y la Fundación Nacional de Ciencias.
