Sol y Luna

Los planetas y las lunas de nuestro sistema solar están siendo bombardeados continuamente por partículas lanzadas lejos por el Sol. En la Tierra este hecho no tiene casi efecto, aparte de las fascinantes auroras boreales, ya que la densa atmósfera y el campo magnético terrestre nos protege de estas partículas del viento solar. Pero en la Luna o en Mercurio las cosas son diferentes. Allí, la capa más expuesta de las rocas se ve gradualmente erosionada por el impacto de partículas solares.

Los nuevos resultados que arroja la última investigación al respecto de TU Wien (Universidad Técnica de Viena) muestran que los anteriores modelos disponibles de este proceso están incompletos. Los efectos del bombardeo del viento solar son en muchos casos bastante más drásticos de lo que se pensaba. Estos hallazgos son importantes para, por poner un ejemplo, la misión BepiColombo de la ESA (Agencia Espacial Europea), la primera misión de la agencia que llegará a Mercurio. Los resultados han sido publicados ahora en la revista de planetología Icarus.

El viento solar consiste en partículas cargadas -principalmente iones de hidrógeno y helio, pero átomos más pesados como el hierro también juegan un papel-“, explica el profesor Friedrich Aumayr, de Institute of Applied Physics de TU Wien. Estas partículas golpean la superficie de las rocas a velocidades de entre 400 a 800 km por segundo y el impacto puede arrancar numerosos átomos. Estas partículas pueden elevarse mucho hasta caer de nuevo a la superficie, creando una “exosfera” alrededor de la Luna o de Mercurio, una extremadamente fina atmósfera de átomos que se dispersan desde las rocas por el bombardeo del viento solar.

Esta exosfera es de gran interés para la investigación espacial por su composición, ya que permite a los científicos deducir la composición química de las rocas de la superficie, una forma más sencilla para analizar la exosfera que hacer aterrizar una nave en la superficie. En octubre de este año, la ESA enviará a la sonda BepiColombo a Mercurio, y obtendrá información sobre las propiedades químicas y geológicas del planeta, gracias a la composición de su exosfera.

Equipo
De izquierda a derecha: Herbert Biber, Paul Szabo, Friedrich Aumayr, Reinhard Stadlmayr y Daniel Mayer.

Sin embargo, hacer ésto requiere una comprensión precisa de los efectos del viento solar en las superficies rocosas, y en este tema aún existen huecos de conocimiento por llenar. Este estudio investigó el efecto del bombardeo de iones en la wollastonita, una típica roca lunar. “Hasta ahora, se asumía que la energía cinética de las partículas rápidas es la principal responsable de la atomización de la superficie rocosa”, asegura Paul Szabo, estudiante postdoctoral en el equipo de Friedrich Aumayr y primer autor de esta publicación. “Pero ésto es sólamente la mitad de la verdad: fuimos capaces de demostrar que la alta carga eléctrica de las partículas juega un papel decisivo. Es la razón por la que las partículas en la superficie pueden hacer mucho más daño de lo que se pensaba”.

Cuando las partículas del viento solar están cargadas de forma múltiple, es decir, cuando carecen de muchos electrones, llevan consigo mucha energía, que se libera en el impacto de forma rápida. “Si ésto no se tiene en cuenta, el efecto del viento solar no se puede medir correctamente en las rocas”, asegura Szabo. Aún más, no es posible extraer conclusiones exactas sobre la superficie de las rocas con un modelo incorrecto de composición de la exosfera.

El viento solar está compuesto mayoritariamente por protones, así que antes se pensaba que ellos tenían mayor influencia en la superficie de las rocas. Pero resulta que, en realidad, el helio es el elemento que más influye, porque al contrario que los protones, puede cargarse de forma positiva dos veces. Y la contribución de iones pesados con una mayor carga eléctrica no puede dejarse a un lado.

Fue necesaria una ardua contribución de equipos de diferente espectro para llevar a cabo este estudio. Las medidas de alta precisión con un microbalance especialmente desarrollado, fueron desarrolladas en Institute of Applied Physics. Las simulaciones complejas fueron llevadas a cabo en el Vienna Scientific Cluster VSC-3, con códigos desarrollados para la fusión nuclear, con el fin de interpretar los resultados de forma correcta. También contribuyeron el Analytical Instrumentation Center y el Institute for Chemical Technologies and Analytics de TU Vienna.

Fuente: TU Vienna.

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