¿Podría la Luna tener atmósfera?

La finísima capa de gases que rodea a la Luna no se puede considerar realmente una atmósfera, pero ¿podría llegar a tener una estructura así nuestro satélite?

 

La Luna cuenta actualmente con una finísima capa de gases que no resulta estable en el tiempo y que a duras penas podemos considerar como una verdadera atmósfera. Por supuesto utilizaremos esta palabra para referirnos a ella, pero esta atmósfera poco tendrá que ver con la de la Tierra, Marte o incluso Titán, la luna de Saturno.

La “atmósfera” lunar ejerce una presión sobre la superficie del satélite mil billones de veces menor que la terrestre y de hecho se calcula que su masa total está en torno a las 20 toneladas, como un camión cargado de mercancías. En comparación la atmósfera terrestre acumula una masa de unos 5 mil billones de toneladas. La atmósfera de la Luna está compuesta principalmente de Argón, Neón y Helio, que se producen como resultado de desintegraciones nucleares en el interior del satélite o tras interacción de otros átomos con el viento o la luz solar.

Podríamos pensar que la Luna podría ser como Marte [link a “Así perdió Marte sus océanos”], que tuvo una densa atmósfera en el pasado y que la perdió cuando desapareció el campo magnético que la protegía del viento solar, pero que esta atmósfera podría resurgir y perdurar con la ingeniería planetaria apropiada. Y aunque sí es cierto que pensamos que en sus orígenes nuestro satélite contó con una atmósfera unas dos veces más densa que la atmósfera marciana actual, que perduró durante unos 70 millones de años pero que acabó siendo barrida, las similitudes con Marte acaban ahí.

 

En la actualidad nos resultaría imposible dotar de nuevo a la Luna de atmósfera, por varios motivos. El primero es, como ya hemos comentado, por la ausencia de un campo magnético que repela al viento solar. Sin embargo, esto podría solucionarse con relativa facilidad. Ya se han estudiado mecanismos para crear un campo artificial alrededor de Marte, con alguna especie de bobina que cree este campo magnético en el espacio, protegiendo la atmósfera marciana.

Pero aún con el viento solar fuera de la ecuación, la Luna tendría otro problema para retener una posible atmósfera, uno que no podemos remediar. Este problema es resultado de su pequeño tamaño y de su cercanía al Sol. Básicamente, la Luna tiene una gravedad demasiado pequeña y está demasiado caliente (cuando le da el Sol) como para retener cualquier gas más ligero que el Xenon. Es decir, todos los gases que nos interesan.

Esta idea se refleja muy elegantemente en esta gráfica. Las bandas coloreadas nos muestran la velocidad de las partículas de un gas en función de la temperatura de ese gas. Además, tenemos los planetas y lunas principales del sistema solar colocados según dos criterios: la temperatura y la velocidad de escape en su superficie. La velocidad de escape no es más que la velocidad mínima que necesita cualquier objeto (o partícula) intentando escapar la gravedad de un planeta para, efectivamente, conseguirlo.

Observando detenidamente la imagen podremos ver, fijándonos primero en los planetas y satélites representados, que los objetos más masivos tendrán una velocidad de escape mayor. Será más difícil abandonar Júpiter o Saturno que la Tierra, pero mucho más fácil abandonar Mercurio, Calisto o Plutón. Por otro lado, los cuerpos más cercanos al Sol tendrán una temperatura mayor. Mercurio será el más caliente, seguido de Venus (porque aquí estamos considerando la temperatura media de su atmósfera, que es muy alta en la superficie, pero menor en capas superiores), la Tierra y Marte. La Luna será ligeramente más fría que la Tierra (por carecer de atmósfera), pero mucho más cálida que Ganímedes, Titán o Eris.

Fijándonos ahora en las bandas coloreadas veremos que los gases más ligeros (hidrógeno y helio) tendrán velocidades mayores que otros más pesados para una misma temperatura. Por tanto, esta gráfica da respuesta a nuestra pregunta: la Luna no podría tener una atmósfera compuesta de gases más ligeros que el xenón. Pero entendamos por qué.

Como vemos, los planetas gigantes no tienen problemas en retener al helio y al hidrógeno. Durante su formación acumularon suficiente masa como para retener estos elementos y por eso a día de hoy abundan en su atmósfera. La Tierra y Venus sin embargo, son considerablemente menos masivos y pueden retener metano, amoniaco y agua, compuestos relativamente ligeros (con masas moleculares de 16, 17 y 18 gramos por mol, respectiva y aproximadamente), pero no hidrógeno y helio.

Marte, con un 15 % de la masa de nuestro planeta, sólo puede retener moléculas de oxígeno y nitrógeno (32 y 28 gramos por mol), aunque por poco. Es por este motivo que su atmósfera está principalmente compuesta de dióxido de carbono (44 g/mol). El nitrógeno, al ser más ligero, habrá escapado poco a poco de su superficie, mientras que el oxígeno habrá reaccionado con sus rocas, oxidando el terreno marciano.

Ganímedes y Titán, que tienen una masa similar y algo menor a Mercurio, sí serían capaces de retener una atmósfera, mientras que el planeta no. Ganímedes en la actualidad no tiene atmósfera detectable, probablemente por interacción con el campo magnético joviano, que la habrá arrastrado consigo, mientras que Titán sí tiene atmósfera. Atmósfera compuesta en un 95 % de nitrógeno (sin rastro de oxígeno por el mismo motivo que Marte) y 6 % de metano. Este segundo gas, como podemos ver en la gráfica, no debería poder sobrevivir sobre Titán, y su presencia lleva confundiendo a los astrofísicos desde que fue detectado.

Por tanto, para conseguir que la Luna pudiera tener una atmósfera con, al menos, nitrógeno, oxígeno y dióxido de carbono (como la terrestre) tenemos dos opciones: agrandarla o enfriarla. Ninguna de las dos es realmente factible, ni atractiva. Tendríamos que dar a la Luna una masa similar a la de Marte (casi 9 veces mayor) o bajar su temperatura unos 200 ºC. Como puedes ver, ninguna de las dos opciones es buena idea. Por lo tanto, cualquier atmósfera que intentemos crear sobre la Luna, para facilitar su colonización y para protegernos de la radiación solar, estará condenada a desaparecer en poco tiempo.

REFERENCIAS:

Needham, D. Kring, 2017, Lunar volcanism produced a transient atmosphere around the ancient Moon, Earth and Planetary Science Letters, 478: 175 DOI: 10.1016/j.epsl.2017.09.002

José Luis Oltra de perfil

José Luis Oltra (Cuarentaydos)

Soy físico de formación y viajero de vocación. Divulgo ciencia allí donde me lo permiten, aunque principalmente en youtube y tiktok bajo el nombre de Cuarentaydos. Por aquí me verás hablando de la física del universo, desde las galaxias y estrellas más grandes hasta las partículas subatómicas que las componen.

Continúa leyendo