Los cráteres polares de la Luna pueden estar electrificados

Cuando el viento solar fluye por encima de obstrucciones naturales en la Luna, puede cargar los cráteres polares lunares a cientos de voltios, según los nuevos cálculos de un equipo del Lunar Science Institute (Instituto de Ciencia Lunar) de la NASA

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Los cráteres polares de la Luna son de interés debido a los recursos que allí existen, entre los que se incluye hielo de agua. La orientación de la Luna frente al Sol mantiene el fondo de los cráteres polares en sombra permanente, lo que permite que las temperaturas desciendan por debajo de los 400 grados Fahrenheit, el frío suficiente para almacenar el material volátil como el agua durante miles de millones de años.

«Sin embargo, nuestra investigación nos indica que, además del terrible frío, los exploradores y robots que vayan al fondo de los cráteres lunares polares pueden tener que enfrentarse a un entorno eléctrico complejo, que puede afectar la química de las superficies, generando descargas estáticas y que el polvo se pegue», dijo William Farrell del Goddard Space Flight Center en Greenbelt, Maryland. Farrell es el autor principal de un documento sobre esta investigación que fue publicado el 24 de marzo en la revista Journal of Geophysical Research. La investigación es parte del proyecto Respuesta Dinámica del Medio Ambiente en la Luna (siglas en inglés: DREAM) del Instituto de Ciencia Lunar.

«Este importante trabajo del Dr. Farrell y su equipo es una prueba más de que nuestra visión sobre la Luna ha cambiado drásticamente en los últimos años», dice Gregory Schmidt, director adjunto de la NASA Lunar Science Institute en el Centro Ames de Investigaciones de la NASA, en Moffett Field, California . «Tiene un ambiente dinámico y fascinante que recién estamos empezando a entender.»

El flujo del viento solar en los cráteres pueden erosionar la superficie, lo que afecta a las recién descubiertas moléculas de agua. La electricidad estática podría poner fuera de servicio a los equipos sensibles, mientras que el polvo lunar pegajoso y muy abrasivo podía cubrir los trajes espaciales y puede ser peligroso si se lo lleva dentro de las naves espaciales o es inhalado durante largos periodos.

La nueva investigación del Instituto de Ciencia Lunar de la NASA indica que el viento solar puede estar cargando determinadas regiones en los polos lunares a cientos de voltios

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El viento solar es un fino gas formado de componentes de átomos con carga eléctrica —los electrones cargados negativamente e iones de carga positiva—, que sopla constantemente desde la superficie del Sol hacia el espacio. Dado que la Luna tiene poca inclinación en su eje con respecto al Sol, en los polos el viento solar fluye casi horizontalmente sobre la superficie lunar, y a lo largo de la región de transición donde el día pasa a la noche, llamada «terminador«.

Los investigadores crearon simulaciones por ordenador para descubrir qué sucede cuando el viento solar fluye sobre los bordes de los cráteres polares. Descubrieron que, en cierto modo, el viento solar se comporta como el viento en la Tierra, fluyendo dentro de los profundos valles y cráteres polares. A diferencia del viento en la Tierra, la composición doble de electrones e iones en el viento solar puede crear una carga eléctrica inusual en un lado de la montaña o pared del cráter, es decir, en el interior de la elevación a que está directamente bajo el flujo del viento solar.

Debido a que los electrones son más de 1.000 veces más livianos que los iones, los electrones del viento solar se adelantan en la carrera en un cráter lunar o en un valle, ganando a los iones pesados y creando una región de carga negativa en el interior del cráter. Los iones, cuando eventualmente los alcanzan, «llueven» en el cráter en una concentración sistemáticamente inferior a la de los electrones. Este desequilibrio en el cráter hace que las paredes interiores y el suelo adquieran una carga eléctrica negativa. Los cálculos revelan que el efecto de separación de electrones/iones es más extremo en el borde de sotavento de un cráter, a lo largo de la pared del cráter en el interior y en el suelo del cráter más cercano al flujo del viento solar. A lo largo del borde interior, los pesados iones tienen mayores dificultades para llegar a la superficie. En comparación con los electrones, se comportan como un remolque que lucha por seguir a una moto, sólo que no pueden hacer un giro tan cerrado sobre la cima de la montaña como lo logran los electrones.

«Los electrones se acumulan una nube en este borde de sotavento de la pared del cráter y el suelo, lo que puede crear una carga negativa inusualmente grande de unos pocos cientos de voltios en relación con el denso viento solar que fluye en la parte superior», dice Farrell.

La carga negativa a lo largo de la orilla de sotavento no se acumulará de forma indefinida. Con el tiempo, la atracción entre la región de carga negativa y los iones positivos en el viento solar hará que fluya alguna corriente eléctrica inusual. El equipo cree que una posible fuente de esta corriente podría ser el polvo con carga negativa que es repelido por la superficie de carga negativa, levita y fluye fuera de esta región muy cargada. «Los astronautas del Apolo en órbita en el Módulo de Mando vieron débiles rayos sobre el horizonte lunar durante el amanecer, que podría haber sido la luz dispersada por el polvo elevado eléctricamente», dijo Farrell. «Además, la misión Apolo 17 aterrizó en un sitio similar al ambiente de un cráter, el valle Taurus-Littrow. El Experimento de Eyecciones y Meteoritos Lunares que llevaron a cabo los astronautas del Apolo 17 detectó impactos de polvo en los cruces del terminator donde el viento solar fluye casi horizontal, algo similar a la situación en los cráteres polares.»

Entre los planes del equipo está realizar modelos informáticos más complejos. «Queremos desarrollar un modelo completamente tridimensional para examinar los efectos de la expansión del viento solar alrededor de los bordes de una montaña. Examinamos ahora la expansión vertical, pero queremos saber también lo que sucede en sentido horizontal», dijo Farrell. Tan pronto como en el 2012, la NASA lanzará la misión Explorador de la Atmósfera y Polvo en el Medio Ambiente Lunar (Lunar Atmosphere and Dust Environment Explorer, LADEE), que orbitará la Luna y que podría buscar los flujos de polvo previstos por la investigación del equipo.

Este trabajo fue posible gracias el apoyo del programa de investigación y desarrollo del centro Goddard de la NASA y el Instituto de Ciencia Lunar de la NASA. El equipo incluye investigadores de Goddard de la NASA, de la Universidad de California en Berkeley y la Universidad de Maryland en Baltimore County.

Fuente: EurekAlert. Aportado por Eduardo J. Carletti

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