Electricidad en algunos cráteres lunares

29 de abril de 2010

La exploración de los cráteres lunares del polo norte y del polo sur puede ser aún más difícil para las futuras misiones. Un nuevo cálculo de la NASA muestra que el viento solar que fluye sobre la superficie lunar puede electrificar los cráteres polares de la Luna.
Estos cráteres polares lunares son de vital importancia para los científicos porque precisamente en ellos se concentran los recursos, incluido el hielo lunar, que existen en estas estructuras. La orientación de la Luna con respecto al Sol hace que estos cráteres se mantengan permanentemente en sombra, lo que permite que las temperaturas alcancen cifras extremadamente bajas de alrededor de -240ºC. Este frío es suficiente como para almacenar materiales volátiles como el agua durante miles de millones de años.
"Sin embargo, nuestra investigación sugiere que, además de este frío perverso, los exploradores y robots pueden tener que enfrentarse a un entorno eléctrico complejo en el fondo de los cráteres lunares polares,que pueden llegar a afectar a la química superficial, con descargas estáticas a las que se aferraría el polvo", dijo William Farrell, del Goddard Space Flight Center en Greenbelt, Maryland, autor principal del estudio.
Estas nuevas observaciones contribuyen a la evolución de nuestra comprensión de la Luna, dijo Gregory Schmidt, director adjunto del Lunar Science Institute de la NASA.
"Este importante trabajo del Dr. Farrell y su equipo es una prueba más de que nuestra opinión sobre la Luna ha cambiado drásticamente en los últimos años", dijo Schmidt. "Tiene un ambiente dinámico y fascinante que sólo estamos empezando a entender".
El viento solar es una corriente fina de los componentes de los átomos electrificados - los electrones cargados negativamente y los iones de carga positiva - que constantemente golpean de la superficie del Sol hacia el espacio. Dado que la luna está sólo un poco inclinada con respecto al Sol, el viento solar fluye casi horizontalmente sobre la superficie lunar en los polos, y a lo largo de la región de la Luna llamada el terminador, donde se produce la transición entre la noche y el día.


Los investigadores descubrieron que en cierto modo, el viento solar se comporta como el viento terrestre cuando desemboca en profundos valles y en los cráteres polares. Pero, a diferencia del viento en la Tierra, la composición del viento solar puede crear una carga eléctrica inusual en un lado de la montaña o en la pared de un cráter, es decir, en el interior de la llanta directamente debajo del flujo del viento solar.
Los flujos de viento solar sobre los cráteres pueden erosionar la superficie de estos, afectando a las recién descubiertas moléculas de agua. La electricidad estática puede llegar a perjudicar la electrónica de los instrumentos científicos, mientras que el polvo en suspensión puede llegar a poner en peligro la salud de los astronautas.
Los electrones son 1.000 veces más ligeros que los iones, por lo que los electrones son más fácilmente arrastrados por el viento solar que los iones pesados, generando  unas corrientes de carga negativa dentro de los cráteres. Debido a esta diferencia de masa los iones llenan el cráter en concentraciones inferiores a las que los hacen los electrones. Este desequilibrio en el cráter hace que las paredes interiores y el suelo adquieran una carga eléctrica negativa. Los científicos han calculado que el efecto de separación entre los iones y los electrones es más extremo en el borde de sotavento de un cráter.
A lo largo del borde interior del cráter, los iones más pesados tienen mayores dificultades para llegar a la superficie.
"Los electrones se acumulan en una nube de electrones en el borde de sotavento de la pared del cráter y del suelo, que puede crear una carga negativa inusualmente grande de unos pocos a cientos de voltios en relación con el viento solar que fluye en la parte superior", dijo Farrell.
Aún así, la carga negativa en la orilla de sotavento no se acumula de forma indefinida. Con el tiempo, la atracción entre la región de carga negativa y los iones positivos generará que otros procesos de corriente eléctrica fluyan en la zona.
El equipo de investigación cree que una posible fuente de esta corriente podría ser el polvo con carga negativa que es repelido por la superficie con carga negativa que luego se levita y se aleja de la región electrificada.
"Los astronautas del Apolo vieron débiles rayos sobre el horizonte lunar durante el amanecer que podrían haber sido producidos por la luz dispersada por el polvo eléctricamente cargado", dijo Farrell. "Además, la misión del Apolo 17 aterrizó en un lugar con un medio ambiente similar al de un cráter - el valle de Taurus-Littrow, y detectaron impactos de polvo en los cruces de terminación donde el viento solar fluye casi horizontalmente, similar a la situación que se produce en los cráteres polares".
Para promover esta investigación, los científicos quieren crear 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", dijo Farrell. "Ahora examinaremos la expansión vertical, pero queremos saber también lo que sucede en sentido horizontal".
La NASA está planeando poner en marcha la LADEE a partir de 2012, en una misión que orbitará la Luna y que podría buscar el polvo de los flujos previstos por esta investigación.
La investigación es parte del proyecto DREAM.

Más información en el enlace.

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