Diario lunar: crónica del viaje de la Tierra a través del espacio y el tiempo visto desde la Luna Understand article

Traducido por José L. Cebollada. Las claves para comprender la historia de la Tierra, la Vía Lácteay el Universo están escondidas en la superficie de la Luna.

Imagen tomada por la sonda
Galileo en su vuelo por el
sistema Tierra-Luna en 1992.

Imagen cortesía de la NASA

La Luna ha acompañado a la Tierra durante unos 4500 millones de años. Juntas han viajado alrededor del Sol por la Vía Láctea. Se formaron juntas y han evolucionado sufriendo una historia compartida. Hay algo que diferencia a la Luna y la hace científicamente interesante, es la falta de esa atmósfera protectora que tiene la Tierra. No existe viento ni lluvia y tampoco actividad tectónica que modele la superficie. Por este motivo, la Luna tiene en su superficie la historia química y las marcas de su viaje con la Tierra. Guarda evidencias de la historia geológica más antigua.

La Luna nos cuenta la historia de la formación de los planetas rocosos del Sistema Solar y contiene el diario del viaje de la Tierra y la Luna. Nos habla de los lugares por donde ha pasado nuestro planeta y de los compañeros que nos hemos encontrado en este viaje.

Este es un artículo en dos partes; en esta primera hablaremos de por qué los científicos quieren volver a la Luna, de las cuestiones científicas que quedan por resolver y de la importancia de conocer esas respuestas. El segundo artículo (en el siguiente número) se centrará en el reto de volver a Luna y aclarar estos interrogantes.

Entre 1969 y 1972 el ser humano ha aterrizado seis veces en la Luna. En el 72 tus alumnos aún  no habían nacido, los móviles no existían, los ordenadores apenas cabían en una habitación y el estado de la ciencia y la tecnología era, comparado con el actual, muy rudimentario. La ciencia y la tecnología han avanzado mucho desde que los primeros humanos pisaran la Luna. Ahora la exploración lunar se aborda de diferente manera.

El mapa muestra los lugares de alunizaje de las misiones Apollo, Luna y Surveyor.
Imagen cortesía de la NASA

Las seis misiones Apollo han puesto 12 hombres en la superficie de la Lunaw1. Se trajeron 382 kg de rocas lunaresw2. La Unión Soviética tuvo también un programa de exploración lunar bastante active aunque no enviaron misiones tripuladas, sólo robotsw3. De las muchas misiones robotizadas que se han enviado a la Luna, la Unión Soviética trajo unos 300 g de rocas lunaresw2,w4.

Las muestras lunares de las misiones Apollo están en Houston, Tejas, EE.UU. y las del programa soviético en el Instituto Verndasky en Rusia. Aún se siguen estudiando las muestras y siguen produciendo nuevos resultados científicos.

Cráteres de impactos lunares.
Los impactos más energéticos sobre la Luna han producido cráteres enormes de más de 300 Km de diámetro. Los códigos de color de la topografía va desde 8 km bajo el nivel de la Luna(desde negro hasta violeta oscuro)  hasta 8 kilómetros de altura (blanco). El cráter más grande y profundo es el South Pole-Aitken. El más joven y mejor conservado es el cráter Orientale. El inventario de cráteres se basa en los análisis realizados en la época del Apollo. Ahora hay en marcha proyectos para detectar nuevos cráteres.
Imagen cortesía de LPI (Paul Spudis y David Kring)

Aunque hemos visitado la Luna, apenas si hemos arañado la superficie del vasto conocimiento que nos puede aportar la Luna para entender más sobre nosotros. Unos extraterrestres que aterrizaran en una duna del desierto del Sáhara no podrían decir que han explorado y que ya conocen y comprende toda, África; así es nuestro conocimiento actual de la Luna.

Historia de la Tierra y del Sistema Solar

La formación de la Luna es aún motivo de debate científico. La teoría más aceptada es que un gran cuerpo llamado Theia se estrelló contra la Tierra, se destruyó y causó un gran cataclismo en la Tierra. Del impacto salió una gran nube de restos que con el tiempo compactaron para formar la Luna. Sin embargo hay algunas inconsistencias en esta idea y los modelos numéricos no muestran a la Tierra y la Luna como son en realidad.

Nuevos análisis químicos de rocas lunares de procedencias diferentes darían más información sobre la composición de la Luna y ampliarían nuestra comprensión sobre cómo se formó la Luna (ver Herwartz et al., 2014, para evidencias de Theia en muestras del suelo lunar).

El astronauta de la Agencia
Europea del Espacio Frank De
Winne, comandante de la 21
Expedición se entrena en el
Load Bearing External
Resistance Treadmill
(COLBERT) en el nodo
Harmony de la Estación
Espacial Internacional.

Imagen cortesía de la NASA

La edad de las muestras de suelo lunar se determinan mediante el análisis de la relación padre/hijo de diferentes radioisótoposw6. Por extensión, se usa este método para identificar la edad de terrenos y cráteres de los que se poseen muestrasw7.  Cuando los científicos combinan esta información con el número de cráteres en una zona concreta pueden estimar cuántos meteoritos han impactado. A partir de esta información se pueden estimar la antigüedad de los cráteres superficiales de la Luna y de otros objetos del Sistema Solar. Cuanto mayor es el conocimiento sobre la historia de los impactos en la Luna se pueden hacer deducciones más precisas sobre la historia de los impactos en la Tierra que se han borrado por el paso del tiempo de manera natural, por ejemplo, por la lluvia o por la tectónica de placas.

La misión de la NASA Lunar Crater Observation and Sensing Satellite (LCROSS) confirmó que había hielo y gases congelados (metano, amoniaco, hidrógeno, monóxido y dióxido de carbono) en los polos lunares que están siempre a la sombraw8. El hielo lunar es una mezcla del hielo que quedó en la superficie durante los impactos y su análisis nos puede ayudar a comprender los orígenes del agua en la Terra. Además, se cree que el hielo lunar puede constituir una buena trampa para gases y por tanto un buen lugar para buscar gases y encontrar productos de reacciones que pudieran haber formado parte de una química prebiótica. Algunas teorías sugieren que las moléculas precursoras de la vida podrían haber llegado a la Tierra o formado durante los impactos con hielow9, y el análisis del hielo lunar sería útil para entender los primeros estadios de la vida en la Tierra.

El viaje más allá de Marte

La Luna también puede ser un lugar de prueba para misiones a Marte y a otros cuerpos planetarios. Hemos aprendido mucho en ambientes extremos en la Tierra y en la Estación Espacial Internacional (ISS) pero la Luna es un poco más difícil que las misiones que se han llevado a cabo hasta ahora. Marte será un reto aún mayor que la Luna; primero tenemos que resolver las dificultades de la Luna, que está muy cerca, y así aspiraremos a llegar a otros cuerpos planetarios. La Luna puede ser un buen banco de pruebas para:

  • Construir una base en otro planeta. Podemos usar la experiencia de bases de investigación  remotas como las del Ártico y la Antártida pero hay mucho que aprender para construir un hábitat fuera de nuestro planeta. Para profundizar en este tema con tus estudiantes puedes consultar este artículo sobre hábitats espacialesw10.

  • Desarrollar e implementar procesos para utilizar los recursos naturales de la superficie lunar. Para reducir la carga de la nave (conocido como  in situ resource utilisation (ISRU)). Los recursos locales pueden aportar el material necesario para construir hábitats que protejan a los astronautas de la radiación, materias primas para los sistemas de habitabilidad e incluso combustible para la exploración del planeta. Su use se está evaluando por las agencias espacialesw11 y arrojará conocimientos para las misiones a la Luna y a otros planetas.

La cabina del submarino tipo
Ohio con misiles balísticos
USS Florida (SSGN-728),  en
marzo de 2010
.
Imagen de dominio público,
cortesía de Wikimedia
commons
  • Equipamiento para salud y prevención de riesgos como la radiación o el polvo lunar. La experiencia de industrias como las constructoras de centrales  extractoras de minerales  también pueden servir de ayuda después de adaptarlas e implemetarlas para la superficie lunar. Se cree que el agua es un buen escudo para la radiación,  pero ¿cómo obtenemos agua de la Luna? Es muy difícil transportarla en grandes cantidades desde la Tierra, así que necesitamos encontrarla o fabricarla en la Luna.

  • misiones que operen con escasez de agua- submarinos, las misiones polares o a la ISS pueden ayudarnos a intentar cultivar plantas en la Luna.

  • Equipar los hábitats con las instalaciones necesarias – las misiones polares, submarinas y la ISS nos ayudan a confeccionar listas de equipamiento para construir un pequeño taller de mantenimiento en la Luna para construir y reparar pequeñas piezas. Y todo con tres niveles de redundancia para los equipos que permitan asegurar la seguridad de los astronautas.

  • Atender emergencias médicas sin personal sanitario –las misiones submarinas, polares y la ISS nos han enseñado mucho, pero aún quedan cosas que aprender como tratar infecciones, realizar pequeñas cirugías o incluso una caries. Una solución podría ser incluir personal médico en la tripulación.

  • Cráter Barringer, causado por
    un meteorito en Arizona,
    EE.UU.

    Imagen de dominio público,
    cortesía del U.S. Geological
    Survey

    Los retos psicológicos de vivir en ambientes extremos, lejos de la familia, amigos y comodidades. Hemos aprendido mucho de misiones aisladas pero se sigue discutiendo sobre cómo estimar el estrés que producirá una misión. Los voluntarios que participan en los ensayos sabe que es un ensayo con fecha de finalización. ¿Cómo se sentirá la tripulación viendo la Tierra cada vez más pequeña desde la pequeña cápsula espacial que les lleva a Marte? No hay manera de simular de manera adecuada estas condiciones.

También la Luna puede ser una parada técnica en las misiones. Se podrían utilizar los recursos lunares para generar combustible y oxígeno. La base en la Luna podría ser un pnto de recogida de recursos de la Tierra y de los fabricados en la Luna desde donde se podrían preparar misiones a otros planetas. La baja gravedad de la Luna hace mucho más fácil lanzar misiones de exploración a otros planetas, requiere mucha menos energía que lanzar desde la Tierra. Las misiones desérticas y polares pueden ser buen lugar para hacer pruebas, pero el mejor lugar, sin duda, es la Luna.

Existen muchas razones científicas y de interés para otras misiones para volver a la Luna.  Hay planeadas en la próxima década misiones no tripuladas de diferentes agencias espaciales y del sector privado. El siguiente reto es determinar cómo podemos llegar allí y cómo traer de vuelta muestras y conocimientos. Estad atentos al siguiente número de Science in School.

Agradecimientos

Gracias a James Carpenter de la Agencia Europea del Espacio por sus valiosos comentarios sobre el artículo.

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References

  • Herwartz D, Pack A, Friedrichs B, Bischoff A (2014) A study reporting isotopic traces of Theia: Identification of the giant impactor Theia in lunar rocks. Science344(6188): 1146-1150

Web References

  • w1 – En la web de la NASA se puede leer un resumen del programa Apollo y de las misiones a marte.
  • w2 – Aquí puedes saber el destino de las muestras lunares traídas por el programa Apollo.
  • w3 – Comparación de los logros de diferentes misiones que orbitaron o que alunizaron.
  • w4 – El Lunar and Planetary Institute (LPI) de la Universities Space Research Association ofrece un resumen de las misiones lunares de la Unión Soviética.
  • w5 – En el artículo ‘How did the Moon form?’, hay un pequeño video que muestra una de las posibles teorías..
  • w6 – Más información sobre familias de isótopos.
  • w7 – Visita la web del LPI para saber más sobre cráteres lunares producidos por impactos y lo que podemos aprender de ellos. 
  • w8 – Para saber más sobre LCROSS visita la web de la NASA.
  • w9 – Puedes leer este artículo sobre la relación entre el origen de la vida en la Tierra y su relación con el impacto de cometas de hielo.
  • w10 – ¿Quieres construir un habitat especial en tu clase? Consulta este artículo de un número anterior:
  • w11 – Aquí encontrarás más información sobre los intentos que ha llevado a cabo la NASA para desarrollar procedimientos ISRU, In-situ Resource Utilisation.

Resources

  • Para más información sobre cómo estiman los astrónomos la edad de Marte contando cráteres puedes ver este artículo publicado en esta revista.
  • En ‘Ice on the Moon’, investigadores de la NASA explican el origen del hielo en la Luna y por qué es tan interesante.

     

Author(s)

Erin Tranfield trabajó en el Ames Research Center de la NASA en Mountain View, California, UEE.UU y estudió la toxicidad del polvo lunar. Ahora Erin trabaja en Portugal, en el Instituto Gulbenkian de Ciencia y trabaja con la Agencia Europea del Espacio en el proyecto para reanudar la exploración lunar.


Review

Este artículo (el primero de una serie de dos) ofrece una visión general de la formación de la Luna, las misiones enviadas y los resultados científicos. Para viajar al espacio, por ejemplo a Marte o más lejos, la Luna es un buen campo de pruebas para preparar los viajes. Aquí se señalan algunos de los retos de estos viajes y se discutirán en detalle en la segunda parte del artículo.

El artículo podría usarse no sólo para física, también para geografía, lenguas extranjeras y biología.

Algunas preguntas de evaluación:

  • ¿Cómo se formó la Luna?
  • ¿Por qué se enviaron misiones tripuladas? ¿Cuántas veces se ha pisado la Luna y de qué país eran los astronautas?
  • ¿Qué diferencias hay entre la superficie y la atmósfera de la Luna y la de la Tierra?
  • ¿Por qué puede interesar volver a enviar misiones a la Luna?

Gerd Vogt, Higher Secondary School for Environment and Economics, Yspertal, Austria




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