La apenas perceptible atmósfera lunar es principalmente un producto de «vaporización por impacto», según un novedoso estudio de muestras de suelo lunar de las misiones Apolo de la NASA.
El análisis de científicos del MIT y la Universidad de Chicago, publicado en Science Advances, sugiere que a lo largo de los 4.500 millones de años de historia de la Luna, su superficie ha sido bombardeada continuamente, primero por meteoritos masivos y luego, más recientemente, por «micrometeoroides» más pequeños, del tamaño del polvo.
Estos impactos constantes han levantado el suelo lunar, vaporizando ciertos átomos al contacto y lanzando las partículas al aire. Algunos átomos son expulsados al espacio, mientras que otros permanecen suspendidos sobre la luna, formando una atmósfera tenue que se repone constantemente a medida que los meteoritos continúan golpeando la superficie.
«Damos una respuesta definitiva: la vaporización por impacto de meteoritos es el proceso dominante que crea la atmósfera lunar», dice en un comunicado la autora principal del estudio, Nicole Nie, profesora adjunta del Departamento de Ciencias de la Tierra, Atmosféricas y Planetarias del MIT.
«La luna tiene cerca de 4.500 millones de años y, durante ese tiempo, la superficie ha sido bombardeada continuamente por meteoritos. Demostramos que, con el tiempo, una atmósfera delgada alcanza un estado estable porque se repone continuamente mediante pequeños impactos en toda la luna».
Para determinar con mayor precisión los orígenes de la atmósfera lunar, Nie analizó muestras de suelo lunar recogidas por astronautas durante las misiones Apolo de la NASA. Ella y sus colegas de la Universidad de Chicago adquirieron 10 muestras de suelo lunar, cada una de las cuales medía unos 100 miligramos, una cantidad minúscula que, según ella, cabría en una sola gota de lluvia.
Nie intentó primero aislar dos elementos de cada muestra: potasio y rubidio. Ambos elementos son «volátiles», lo que significa que se vaporizan fácilmente por impactos y pulverización iónica.
Cada elemento existe en forma de varios isótopos. Un isótopo es una variación del mismo elemento que consta del mismo número de protones pero un número ligeramente diferente de neutrones. Por ejemplo, el potasio puede existir como uno de los tres isótopos, cada uno con un neutrón más y siendo ligeramente más pesado que el anterior. De manera similar, hay dos isótopos de rubidio.
El equipo razonó que si la atmósfera de la luna consta de átomos que se han vaporizado y suspendido en el aire, los isótopos más ligeros de esos átomos deberían ser más fáciles de elevar, mientras que los isótopos más pesados tendrían más probabilidades de volver a asentarse en el suelo.
Además, los científicos predicen que la vaporización por impacto y la pulverización iónica deberían dar lugar a proporciones isotópicas muy diferentes en el suelo. La proporción específica de isótopos ligeros y pesados que quedan en el suelo, tanto para el potasio como para el rubidio, debería revelar el proceso principal que contribuye al origen de la atmósfera lunar.
Con todo eso en mente, Nie analizó las muestras de Apolo triturando primero los suelos hasta convertirlos en un polvo fino y disolviéndolos después en ácidos para purificar y aislar soluciones que contenían potasio y rubidio. A continuación, pasó estas soluciones por un espectrómetro de masas para medir los distintos isótopos de potasio y rubidio en cada muestra.
El equipo descubrió que los suelos contenían principalmente isótopos pesados tanto de potasio como de rubidio. Los investigadores pudieron cuantificar la proporción de isótopos pesados y ligeros tanto de potasio como de rubidio y, al comparar ambos elementos, descubrieron que la vaporización por impacto era probablemente el proceso dominante por el que los átomos se vaporizan y se elevan para formar la atmósfera de la luna.
«Con la vaporización por impacto, la mayoría de los átomos permanecerían en la atmósfera lunar, mientras que con la pulverización iónica, muchos átomos serían expulsados al espacio», afirma Nie.
«A partir de nuestro estudio, ahora podemos cuantificar el papel de ambos procesos, para decir que la contribución relativa de la vaporización por impacto frente a la pulverización iónica es de aproximadamente 70:30 o mayor». En otras palabras, el 70% o más de la atmósfera de la luna es producto de impactos de meteoritos, mientras que el 30% restante es consecuencia del viento solar.
