La Lluna, el nostre satèl·lit natural, sempre ha estat objecte de curiositat, estudi i poesia. Però més enllà dels versos i les fotografies des de la Terra, la ciència continua desentranyant els seus misteris. Un dels aspectes més particulars és la seva atmosfera, o millor dit, allò que tècnicament es coneix com exosfera lunar. A diferència de la Terra, la Lluna no té una atmosfera espessa i respirable, i el que posseeix és una capa extremadament tènue de gasos que amb prou feines es pot considerar com a tal. Aquesta capa, però, resulta fascinant pel seu origen i la seva interacció amb l'espai. A més, la informació sobre curiositats de la Lluna també ajuda a entendre millor el context.
En aquest article ens submergirem en el món d'aquesta exosfera: com es forma, què la compon, quins processos la mantenen i fins i tot quines curiositats ens han revelat les missions espacials. Ho veurem tot, amb rigor científic però també amb un llenguatge accessible perquè qualsevol pugui entendre què passa realment al voltant de la Lluna.
Té atmosfera la Lluna?
Si entenem per atmosfera una capa densa de gasos com la terrestre, llavors la Lluna no té atmosfera en aquest sentit clàssic. No obstant això, sí que hi ha al seu voltant una capa molt fina d'àtoms i molècules, tan lleus i dispersos que rarament xoquen entre si. Aquesta capa s'anomena exosfera i es distingeix notablement de l'atmosfera terrestre, molt més densa. La comparació entre ambdues és interessant, com es detalla a la Lluna com a satèl·lit.
Per fer-nos una idea, a un centímetre cúbic de l'atmosfera terrestre hi ha aproximadament 100 mil milions de milions de molècules. A l'atmosfera lunar, aquest nombre es redueix a unes 100 molècules. És a dir, és tan buida que pràcticament és espai buit, encara que tècnicament té una composició gasosa detectable.
Això és degut, en gran part, a la baixa gravetat lunar. La velocitat d'escapament —la velocitat mínima que necessita una partícula per sortir a l'espai— és de només 2.400 m/s (davant els 11.200 m/s de la Terra). Amb una gravetat tan feble, les partícules gasoses escapen fàcilment a l'espai, impedint que es formi una atmosfera densa i estable. La dinàmica daquest fenomen pot ser relacionada amb la informació sobre marees de tempestat que també afecten cossos celestes.
Encara que sembli que no hi ha res, aquesta atmosfera tan tènue té una massa total estimada en uns 25.000 kg, més o menys com un camió de càrrega ple. A més, canvia constantment: durant el dia, la calor del Sol l'expandeix cap a la superfície, ia la nit les partícules es refreden i tornen a caure.
Origen de l'exosfera lunar
L?origen d?aquesta exosfera s?ha debatut durant dècades. No obstant això, recents investigacions dutes a terme per científics del MIT i la Universitat de Chicago, coincidint amb estudis previs i paral·lels d'entitats com la NASA, han confirmat que el principal responsable és un fenomen conegut com vaporització per impacte. La connexió entre impactes i l'atmosfera lunar és crucial per entendre'n l'evolució.
Què vol dir això? Bàsicament, la superfície lunar està constantment sent bombardejada per micrometeorits. Són tan petits com grans de pols, però quan impacten, generen temperatures que arriben entre 2000 i 6000 ºC. Aquestes temperatures extremes vaporitzar àtoms del terra, que s'alliberen i queden flotant al voltant de la Lluna durant un temps.
Un segon procés anomenat polvorització iònica o sputtering també hi contribueix. Aquest passa quan partícules carregades del vent solar, principalment protons, xoquen amb la superfície lunar i arrenquen àtoms, que després passen a formar part de l'exosfera. A diferència dels micrometeorits, el vent solar no vaporitza tant material pesat, de manera que la seva contribució és menor. Aquest fenomen es relaciona amb el context de missions a la Lluna.
Els estudis més recents indiquen que aproximadament el 70% de l'exosfera lunar prové de l'impacte de meteorits, Mentre que el 30% es deu al vent solar. Ambdós processos s'han pogut estudiar amb gran detall gràcies a mostres del programa Apolo ia l'ús d'isòtops d'elements com el potassi i el rubidi.
Què compon l'atmosfera lunar?
Encara que l'atmosfera lunar sigui minúscula en comparació de la terrestre, sí que s'han identificat diversos gasos i àtoms en ella. Gràcies a espectròmetres terrestres, sondes espacials i experiments amb mostres de l'Apol·lo s'han detectat els components següents. La composició daquests gasos pot oferir informació valuosa sobre esdeveniments al cel.
- Heli i Argó: són els elements més abundants, detectats pel programa Apol·lo i altres missions.
- Sodi i Potassi: es van identificar gràcies a observacions terrestres posteriors.
- Oxigen, Nitrogen, Metà, Monòxid de Carboni i Diòxid de Carboni: presents en traces, probablement com a resultat dimpactes.
- Isòtops radioactius de Radó i Poloni: descoberts per la sonda Lunar Prospector, podrien procedir de l'interior lunar.
- Molècules d'aigua en forma de gel: es creu que existeixen en alguns cràters polars permanentment a l'ombra.
La presència daquests compostos indica que la Lluna no està completament morta químicament. De fet, se sap que fins i tot algunes molècules d'aigua podrien sobreviure a la seva superfície si estan en zones fredes i protegides del Sol. La investigació sobre aquestes molècules d'aigua té implicacions per entendre diferents llunes del Sistema Solar.
Influència de les missions espacials
Les missions Apol·lo van jugar un paper fonamental en la nostra comprensió de l'atmosfera lunar. No només perquè van portar mostres del terra lunar, sinó perquè els mateixos instruments i astronautes van alterar l'atmosfera propera en alliberar gasos a les seves exhalacions o durant les sortides extravehiculars (EVAs). S'estima que els mòduls lunars van poder contaminar localment l'atmosfera lunar amb gasos equivalents a la seva massa total, encara que aquests ja hauran desaparegut majoritàriament.
A més, missions més recents com LADEE (Lunar Atmosphere and Dust Environment Explorer) van continuar lestudi daquesta exosfera. Aquesta sonda, llançada el 2013, va recollir informació valuosa per confirmar la importància dels impactes i de l'sputtering com a processos clau. També va permetre observar canvis de densitat durant fenòmens com eclipsis y pluges de meteors, confirmant la dinàmica activa de l'atmosfera lunar. Aquesta dinàmica és essencial per entendre fenòmens com la pluja d'estrelles Orionides.
Fins i tot en anys recents, la NASA ha llançat missions com la Minotaur 5, la funció de les quals és estudiar la pols lunar i els gasos propers amb sistemes de làsers òptics. Tot això amb l'objectiu de seguir dibuixant una imatge més clara de l'entorn lunar, una cosa essencial si algun dia volem establir bases permanents allà. La planificació d'aquestes bases s'enllaça amb investigacions sobre colonització de Mart.
Per què cal entendre l'atmosfera lunar?
Estudiar aquesta capa gasosa tan feble pot semblar irrellevant, però no ho és. Primer, perquè ens ajuda a entendre la història dinàmica i geològica de la Lluna. Saber com els micrometeorits i el vent solar han anat modelant la seva superfície ens dóna pistes sobre l'evolució d'altres cossos sense atmosfera, com ara asteroides i llunes de Mart. Aquesta anàlisi també és fonamental per a l'entesa de fenòmens com el origen de la Lluna.
En segon lloc, és clau per a les futures missions humanes. Establir una base a la Lluna requerirà comprendre exactament quins elements hi ha al seu entorn, com reaccionen al pas del temps i com poden interferir amb els instruments. També, per descomptat, pot ajudar a protegir els astronautes de la radiació solar i còsmica davant de la manca d'una atmosfera protectora.
Aquesta investigació contribueix al coneixement més ampli sobre processos de meteorització espacial al Sistema Solar interior. El que s'ha après a la Lluna pot ser aplicable a l'exploració d'altres destinacions com la lluna Fobos de Mart, o fins i tot a asteroides propers a la Terra.
L'exosfera lunar, encara que extremadament tènue, representa un laboratori natural per estudiar processos fonamentals del cosmos. Lluny del que es pensava en el passat, la Lluna no és només una roca morta. És un cos que continua interactuant amb el seu entorn espacial, i que encara té molt per ensenyar-nos si seguim parant atenció.
