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Sistema Solar

La Luna

La luna es el único satélite de la Tierra, lo cuál significa que gira en torno de ella, del mismo modo que ella lo hace alrededor del Sol. No tiene luz propia y su resplandor procede del Astro Rey, cuya luz es reflejada por el satélite.

El radio de la Luna es de 1.700 Km, cuatro veces menor que le dé la Tierra siendo su volumen cerca de cincuenta veces más pequeño que le dé nuestro planeta.

La órbita de la Luna alrededor del Tierra es, como la de ésta alrededor del Sol, un elipse cuyo plano no coincide con el de la eclíptica, formando con ella un ángulo de poco más de cinco grados; los puntos que cortan al plano de la eclíptica se llaman nodos, siendo ascendente el que corresponde al paso del satélite del hemisferio sur al norte descendente al contrario.

Además de su movimiento de traslación en torno de nuestro globo, la Luna gira también alrededor de su eje, con la particularidad de invertir en ambas revoluciones exactamente el mismo tiempo, esto es veintisiete días, siete horas y cuarenta y tres minutos terrestres. De tal modo va presentándonos siempre el mismo hemisferio, es decir, no podemos examinar más que la mitad de nuestro satélite.

El movimiento de traslación de la Luna alrededor de la Tierra es la causa de las distintas faces o aspectos que nos presenta.

Nuestro satélite es una esfera opaca de la cuál el Sol ilumina siempre la mitad; cuando nos presenta a nosotros todo el hemisferio iluminado veremos el disco completo y diremos que es Luna llena; por el contrario, si vuelve hacia la Tierra la parte que está en sombra, dejaremos de verla aunque esté sobre el horizonte, y entonces se llama Luna nueva. Cuando vemos la mitad del disco lunar, estando la otra mitad privada de los rayos solares, decimos que está en cuarto creciente o en cuarto menguante. Todos estos cambios constituyen una lunación.

En épocas próximas a la Luna nueva, cuando solo brilla del satélite una delgada parte, observaremos que el oscurecimiento del resto del disco no es completo, viéndose entero éste, gracias a una débil luminosidad que recibe el nombre de luz cinérea o cenicienta. Es debido a ésta al echo que así como la Luna nos refleja la luz que recibe del Sol, la Tierra hace lo mismo respecto a su satélite, y si en éste hubiera habitantes, verían al planeta como una enorme Luna, allí tienen Tierra llena, recibiendo de ésta la máxima cantidad de luz, que suaviza un tanto las tinieblas de la larga noche lunar, y esa claridad que la Tierra le envía es devuelta en forma de luz cinérea, mediante la cual se hace visible toda la redondez del disco.

La superficie de la Luna presenta la particularidad de estar descubierta en gran parte por una cantidad casi innumerable de grandes y pequeños cráteres –muchos con picos centrales–; hay llanuras ásperas y cadenas montañosas.

Los cráteres lunares alcanzan unas proporciones muy distintas de los cráteres volcánicos de la Tierra. Estos últimos años miden sólo unos centenares de m de diámetro, mientras que los grandes cráteres lunares tales como el Aristóteles o Tycho Brahe, no miden menos de 80 Km de diámetro. El piso de los grandes cráteres está a grandes profundidades con relación a la superficie general del satélite. En tales cráteres las montañas que se hallan en su piso y las paredes montañosas que los rodean, en algunos casos rivalizan con el Aconcagua en grandeza. Las grandes cordilleras montañosas se hallan en una escala semejante. Contiene extensas llanuras, que antiguamente se tomaron por mares, y aunque hoy sabemos que la Luna se halla desprovista de agua, llevan la antigua denominación y así se habla de Mare Imbrium (Mar de las tormentas), Mare Tranquillitatis (Mar Tranquilo), etc.

La Luna carece de atmósfera, y la ausencia de lluvia, hielo y nieve sobre su superficie, explica la aspereza y rugosidad del paisaje lunar; en ella no existe erosión como en la Tierra y su superficie apenas a cambiado de aspecto.

La Luna tiene gran influencia en la acción de las mareas, debido a la ley de la gravitación. Puesto que la atracción de la Luna sobre la superficie de la Tierra es superior cuando dicho satélite se halla verticalmente encima de ella, se sigue que las aguas oceánicas tenderán acumularse inmediatamente bajo la Luna causando así las mareas.

Superficie de la Luna

En la antigüedad, los observadores de la Luna creían que las regiones oscuras de su superficie eran océanos, dándole el nombre latino de mare ('mar'), que se sigue utilizando todavía; las regiones más brillantes se consideraron continentes. Nuevas observaciones y exploraciones de la Luna han aportado un conocimiento mucho más amplio y específico. Desde el renacimiento, los telescopios han revelado una profusión de detalles lunares, y las naves espaciales lunares han contribuido en enorme medida a este conocimiento. Entre las características discernibles en la superficie de la Luna están los cráteres, cadenas de montañas, llanuras o mares, fracturas, cimas, fisuras lunares y radios o 'rayos'. El mayor cráter es el llamado Bailly, de 295 Km de ancho y 3.960 m de profundidad. El mar más grande es el Mare Imbrium (mar de las Lluvias), de 1.200 Km de ancho. Las montañas más altas, en las cordilleras Leibnitz y Doerfel, cerca del polo sur de la Luna, tienen cimas de hasta 6.100 m de altura comparables a la cordillera del Himalaya. En observaciones con telescopio se han determinado cráteres de tamaño tan pequeño como de 1,6 km. El origen de los cráteres lunares se ha debatido durante mucho tiempo; las últimas evidencias muestran que la mayor parte de ellos se formaron por impactos explosivos de meteoritos de gran velocidad o pequeños asteroides, sobre todo durante la era primaria de la historia lunar, cuando el Sistema Solar contenía todavía muchos de estos fragmentos. Sin embargo, algunos cráteres, fisuras lunares y cimas presentan características de indiscutible origen volcánico.

Origen de la Luna

Antes de la era moderna de la exploración del espacio, los científicos desarrollaron tres teorías principales sobre el origen de la Luna: fisión de la Tierra, formación en la órbita de la Tierra, y formación lejos de la Tierra. En 1975, después de analizar las rocas lunares y primeros planos de la Luna, los científicos propusieron la teoría del impacto planetesimal, que ha llegado a ser la teoría con más probabilidades de verosimilitud sobre la formación de la Luna.

Formación por fisión de la Tierra

La versión moderna de esta teoría propone que la Luna fue expulsada espontáneamente de la Tierra cuando ésta estaba recién formada y giraba con rapidez sobre su eje. Esta hipótesis gana adeptos, en parte porque la densidad de la Luna es la misma que la de las rocas del manto superior de la Tierra, justo debajo de la corteza. Sin embargo, esta teoría presenta una dificultad: el momento angular de la Tierra, para lograr inestabilidad rotacional, tendría que haber sido mayor que el momento angular del sistema actual Tierra-Luna. De acuerdo con los principios básicos de la mecánica, la cantidad total del momento angular en un sistema aislado como lo es el sistema Tierra-Luna permanece constante.

Formación en una órbita cercana a la Tierra

Esta teoría propone que la Tierra, la Luna y los demás cuerpos del Sistema Solar se condensaron independientemente de la enorme nube de gases fríos y partículas sólidas que constituyeron la nebulosa solar primordial. Gran parte de este material, finalmente, se acumuló en el centro para formar el Sol.

Formación de la Luna fuera de la Tierra

De acuerdo con esta teoría, se supone la formación independiente de la Tierra y la Luna, como en la anterior hipótesis; sin embargo, establece que la Luna se formó en un lugar diferente del Sistema Solar, alejado de la Tierra. Se presupone entonces que las órbitas de la Tierra y la Luna las arrastraron y aproximaron, de forma que la Luna fue atraída a una órbita permanente alrededor de la Tierra.

Impacto planetesimal

Esta hipótesis, que se publicó por primera vez en 1975, presupone que en el principio de la historia de la Tierra, hace unos 4.000 millones de años, la Tierra fue golpeada por un enorme cuerpo llamado planetésimo, del tamaño de Marte. El impacto catastrófico expulsó partes de la Tierra y de este cuerpo, situándolas en la órbita de la Tierra, donde los detritos del impacto se reunieron formando la Luna. Esta hipótesis, después de numerosas investigaciones con las rocas lunares durante las décadas de 1970 y 1980, se ha convertido en la teoría más aceptada sobre el origen de la Luna. El mayor problema de esta teoría es que parecería necesario que los materiales terrestres se hubieran fundido totalmente después del impacto, mientras que la geoquímica de la Tierra no indica una fusión tan radical.

Exploración lunar

A lo largo de los siglos XIX y XX, las exploraciones visuales con telescopios de gran potencia han permitido obtener un conocimiento muy amplio del lado visible de la Luna. El lado de la Luna no visible, se mostró al mundo por primera vez en octubre de 1959 con las fotografías tomadas por la nave espacial soviética Lunik III. Estas fotografías mostraron que el lado lejano de la Luna es similar al cercano, excepto en que los grandes mares lunares están ausentes. Ahora sabemos que los cráteres cubren toda la Luna, desde los de tamaños gigantescos, rodeando los mares, hasta los de tamaños microscópicos. Las fotografías de las naves espaciales estadounidenses —Rangers 7, 8 y 9 y Orbiters 1 y 2— de 1964 y 1966 apoyan estas conclusiones. La Luna tiene aproximadamente 3.000 millones de cráteres de más de 1 m de diámetro.

Los alunizajes con éxito de las sondas espaciales no tripuladas de la serie estadounidense Surveyor y de la soviética Luna en la década de 1960 y, finalmente, los alunizajes tripulados a la superficie lunar del programa estadounidense Apolo, hicieron realidad las mediciones directas de las propiedades físicas y químicas de la Luna. Los astronautas del Apolo recogieron rocas lunares, sacaron miles de fotografías y colocaron una serie de instrumentos en la Luna que enviaron información a la Tierra por telemetría de radio. Estos instrumentos midieron la temperatura y la presión del gas en la superficie lunar; la corriente de calor desde el interior de la Luna; las moléculas e iones de los gases calientes emitidos desde la atmósfera del Sol, es decir, el viento solar; los campos magnéticos y gravitatorias de la Luna, y las vibraciones sísmicas de la superficie lunar causadas por los llamados terremotos de la Luna, desprendimientos de tierra e impactos de meteoritos. Mediante los rayos láser se midió la distancia exacta entre la Tierra y la Luna.

Después de las mediciones de las rocas lunares se ha sabido que la Luna tiene 4.600 millones de años, más o menos los mismos que la Tierra y que los del resto del Sistema Solar. Las rocas de los mares lunares se formaron cuando la roca derretida se solidificó hace entre 3.016 y 3.096 millones de años. Estas rocas se parecen a los basaltos terrestres, un tipo de roca volcánica muy extendida en la Tierra, pero con ciertas diferencias importantes. Las pruebas indican que las regiones montañosas lunares, o continentes, pueden estar formados de una roca ígnea plutónica menos densa llamada anortosita, formada casi por completo por plagioclasa mineral. Otros tipos de muestras lunares importantes incluyen los cristales, brechas (ensamblajes complejos de fragmentos de rocas cementados conjuntamente por la acción del calor o la presión, o por ambos) y suelo o regolita (fragmentos rocosos muy finos producidos por miles de millones de años de bombardeos de meteoritos).

El campo magnético de la Luna no es tan intenso o amplio como el de la Tierra. Algunas rocas lunares son débilmente magnéticas, lo que indica que se solidificaron en un campo magnético más potente. Las mediciones magnéticas, entre otras, muestran una temperatura interna de la Luna de hasta 1.600°C, que está por encima del punto de fusión de la mayor parte de la rocas lunares. Los registros sísmicos sugieren que algunas regiones cerca del centro lunar pueden ser líquidas.

Los sismómetros situados en la superficie lunar han registrado, también, señales que muestran impactos de meteoritos, en una proporción de 70 a 150 por año, y con masas desde 100 g a 1.000 kg. Por tanto, la Luna sigue siendo bombardeada por meteoritos (aunque no con tanta frecuencia como en el pasado), lo que puede resultar problemático para los ingenieros que diseñan bases permanentes en la superficie lunar. La superficie está cubierta por una capa de grava, que puede tener una profundidad de varios kilómetros en los mares y una profundidad todavía desconocida en las regiones montañosas. Se cree que esta grava se ha formado de los impactos de meteoritos.

La atmósfera de la Luna es tan tenue que no se puede reproducir ni en las mejores cámaras de vacío situadas en la Tierra.

Los seis alunizajes tripulados a la Luna —las misiones Apolo 11, 12 y de la 14 a la 17— trajeron a la Tierra muestras de roca lunar y de suelo, en total 384 kg. Y no fue hasta la última misión, el Apolo 17, cuando entre la tripulación de astronautas se incluyó a un geólogo, H.H. Schmitt. Invirtió 22 horas en explorar la región Taurus-Littrow Valley y cubrió 35 Km en un vehículo lunar. Todavía hoy continúan los análisis intensivos sobre los datos y las rocas obtenidas en las misiones lunares.

Eclipses

De todos los fenómenos que la Astronomía estudia, ninguno tan impresionante como un eclipse de Sol o de Luna, no sólo por el insólito espectáculo de su aparente desaparición, sino por la admirable exactitud de los cálculos que permitieron predecir con mucha anterioridad el momento de su ocurrencia.

Un eclipse no es más que la sombra producida por un astro opaco al interceptar los rayos del Sol, fuente de toda luz. En los casos de eclipse de Sol se produce sobre la Tierra una mancha oscura redonda, que es la sombra rodeada por una corona más clara, llamada penumbra, la cual va desvaneciéndose insensiblemente.

Un eclipse será total para los observadores situados dentro del círculo de sombra, y parcial para los que sólo sean alcanzados por la penumbra. A consecuencia de los movimientos respectivos de los tres astros, el cono de sombra se mueve en el espacio, y su intersección con la superficie de nuestro planeta irá ocupando posiciones sucesivas, de Occidente a Oriente, describiendo una faja que se llama zona de la totalidad. Hay eclipses en los cuales la Tierra no llega a entrar en el cono de sombra, y si sólo en la penumbra, y esos no son más que parciales. En algunos casos, por ser el tamaño aparente de la Luna algo menor que el del Sol, queda descubierto un delgado anillo de éste, y entonces el eclipse es alunar.

Los eclipses de Sol podrán ocurrir cuando la Luna esté en conjugación con él, es decir, en Luna nueva, al paso que los del satélite se verificarán cuando esté en oposición, o sea, en Luna llena. Esto no significa que en cada plenilunio habrá un eclipse. Debido a que el plano de la órbita lunar forma un ángulo de más de cinco grados con la de la Tierra, al estar la Luna en conjunción o en oposición, podrá pasar por encima o por debajo de la recta determinada por el Sol y la Tierra, y entonces no habrá eclipse.

Solamente cuando coincidía la Luna llena o Luna nueva con hallarse el satélite en al proximidad de los nodos, puntos en que su órbita corta al plano de la eclíptica, podrán ocurrir los eclipses.

Los eclipses se repiten aproximadamente cada 18 años y 11 días. Este período, descubierto por los Caldeos, era llamado saros, y de él se servían en la antigüedad clásica para calcular aproximadamente los eclipses, aunque el período se refiere al eclipse en sí, y no al lugar. Un eclipse total de Sol se repite en un lugar determinado cada 200 años aproximadamente.

¡Agua en la Luna!

Por fin se ha confirmado: nuestro satélite natural contiene grandes cantidades de agua helada. El futuro de la carrera espacial dependerá de lo que hagamos con ella.

¿Para qué servirá?

Los propósitos de hielo en la Luna pueden tener muchas aplicaciones prácticas para futuras misiones tripuladas. El agua, además, sirve como fuente de oxígeno y de hidrógeno. El primero ayudaría a mantener una colonia habitada durante cerca de 50 años. El segundo se puede utilizar como combustible para los cohetes, para generar suelos cultivables o para la fabricación de materiales de construcción.

Así que, gracias al hielo lunar, el satélite podría convertirse en una estación de servicio de vehículos espaciales o en sede de la primera colonia humana fuera de la Tierra.

¿Cómo se ha descubierto?

La estrella del hallazgo es un pequeño instrumento que viaja a bordo de la Lunar Prospector y que recibe el nombre de espectrómetro de neutrones. Esta herramienta permite detectar los neutrones que continuamente emanan de la superficie lunar. Hay tres tipos de neutrones que pueden ser capturados: de baja, media y alta energía.

Cada una de estas partículas se comporta de modo distinto si proviene de un suelo seco o de uno húmedo. Al chocar con los iones de hidrógeno que contiene el agua, los neutrones de energía media pierden calor y viajan despacio.

Pero indicador sólo muestra la existencia de agua, no el estado en que ella se halla. Para conocerlo, el espectrómetro rastrea neutrones de alta energía, cuyo comportamiento depende de la concentración de agua absorbida por el suelo.

Así los científicos determinaron que en la Luna el elemento vital está presente en forma de pequeños cristales dispersos en la superficie.

¿Se puede beber?

Por supuesto, el uso que se le dé a esa agua no será el consumo directo como en la Tierra. Pero podemos hacernos una idea de cuánta gente en ella podría beber con una cantidad similar de líquido. Un ciudadano medio utiliza cerca de 300 litros de agua diaria en beber, preparar la comida, asearse y lavar la ropa o la casa. Así, toda el agua lunar podría servir para mantener una comunidad de 2000 personas durante cien años.

Por otro lado, las futuras colonias lunares podrían utilizar los componentes del hielo par generar agua potable o para crear invernaderos donde se produjesen altas condensaciones del líquido elemento.

La NASA también ha estimado cuánto costaría trasladar todo el agua de la Luna a nuestro planeta. Cuando se abaraten los viajes espaciales, la factura de tal mudanza alcanzaría los 60 trillones de dólares.

¿Qué más podemos sacar de allí?

No sólo de agua vivirían los habitantes de las posibles colonias lunares. Nuestro satélite es rico, también, en otros recursos que podrían utilizarse para la generación de energía, la construcción de edificios o la fabricación de materiales.

En el suelo lunar se aprecian grandes cantidades de titanio, hierro y materiales piroclásticos que podrían ser explotados.

En la Luna también es abundante el helio-3, que se encuentra muy cerca de la superficie y podrá ser utilizado en el futuro como combustible para las plantas de fusión nuclear.

Por último, el polvo lunar contiene grandes cantidades de silicio, aluminio y hierro que podrían extraerse en minas robotizadas y teledirigidas.

¿Quién es su dueño?

Aunque la Lunar Prospetor es una misión estadounidense, el agua que descubrió no es posesión de nadie, como ocurre con otros recursos interplanetarios según el Tratado de las Naciones Unidas sobre el Uso del Espacio de 1966.

Sin embargo, es posible que hubiera que desarrollar nuevas leyes para regular qué uso se le puede dar a esa agua y qué empresas, institutos o estados tienen derecho a utilizarla. Con la entrada de compañías privadas en la carrera espacial el problema se complica.

¿Dónde puede haber más hielo?

Encontrar hielo en planetas o satélites del Sistema Solar no es nada extraño. Pero la forma, la función y la cantidad de estas masas de agua en estado sólido varían mucho dependiendo del lugar en el que se encuentren.

En Mercurio los radares del Jet Propulsion Laboratory descubrieron en 1991 posibles huellas de lagos helados. En Marte, se sabe que el casquete polar del Norte guarda hielo agua, mientras en el Sur hay hielo de dióxido de carbono.

En el Sistema Solar exterior, el hielo puede cumplir un papel más importante, sobre todo en algunas lunas de Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno.

Europa, satélite de Júpiter, es la estrella de este grupo desde que la sonda Galileo halló en 1997 que bajo su superficie helada puede haber canales de agua líquida formados en los primeros periodos de evolución de la Luna.

Algunos mucho más lejanos, como Plutón, también son firmes candidatos a contener hielo. En este caso, el interés de las placas heladas sería más bien histórico: los científicos piensan que este planeta ha podido conservar congeladas las huellas de cómo se formó el Sistema Solar.

Por último, los cometas y asteroides son grandes portadores de hielo. En 1999, la nave NEAR explorará el asteroide Eros en busca de agua.

¿Cómo llegó hasta aquí?

La superficie de la Luna está siendo bombardeada constantemente por meteoritos y micrometeoritos. Muchos de ellos, si no la mayoría, llevan en sus lomos cargas de agua helada. Según se desprende del tamaño de los cráteres lunares, algunos de los objetos impactados eran realmente grandes, por lo que pudieron contener inmensas cantidades de hielo. Buena parte de esa agua debió evaporarse rápidamente por el efecto de los rayos del Sol, pero los trozos de hielo depositados en el fondo de los cráteres polares, dónde la luz no llega casi nunca, han sobrevivido. Por el momento, se desconoce cómo pueden  afectar a la estabilidad del hielo otros factores como la exposición al viento solar o impacto de micrometeoroides.

Recientemente, se ha descubierto que el bombardeo de pequeños cometas sobre la Tierra aporta dos centímetros de agua cada 20.000 años.

¿Por qué nos fascina la Luna?

Las muestras recogidas por las misiones Apollo confirman que la Luna está constituida, predominantemente, por materiales volcánicos cuya composición es muy similar a los de la Tierra. Por eso, los científicos planetarios suelen catalogar al satélite entre los llamados planetas terrestres (Mercurio, Venus, la Tierra y Marte).

Por último, la Luna es un laboratorio ideal par estudiar fenómenos como el viento solar.

¿Habrá más misiones?

El hallazgo de agua, sin duda, relanzará el interés científico de por la Luna, algo relegado desde la misión Apollo 17 en 1972.

Por el momento, y a corto plazo, ya están previstas dos misiones que volaran bajo bandera japonesa.

Para febrero de 1999 está previsto el lanzamiento de la sonda Lunar-A. Este aparato de 552 kilos de peso tendrá como objetivo principal fotografiar la superficie lunar, estudiar los terremotos selenitas, medir las propiedades térmicas de la superficie y adelantarse en el conocimiento de la estructura interior del satélite.

La misión se compone de dos elementos. El primero es un orbitador de 120 centímetros de diámetro. El segundo es un grupo de tres perforadores de 13 kilos que se introducirán en el subsuelo cargados de sismógrafos y sistemas de medición térmica.

Los japoneses también proyectan la misión Selene para el año 2003. Llevará 15 instrumentos entre los que destacan un radar, un altímetro láser, un espectrómetro de rayos X y otro de rayos gamma. Además, dejará caer sobre la Luna una sonda que enviará a la Tierra datos de interés científico durante dos meses.

¿Qué más se ha descubierto?

Casi tan importante como el hallazgo de agua fue la creación de un avanzado mapa gravimétrico de la Luna gracias a los últimos datos de la Prospector.

Las misiones Apollo y Orbiter habían permitido a los científicos intuir que el campo de gravedad del satélite no es uniforme. La causa de las anomalías son las grandes concentraciones de masa producidas por la lava que llena los grandes cráteres.

La Lunar Prospector pudo dibujar el primer mapa de gran calidad que muestra estas concentraciones masivas en ambas caras de la Luna. Estos mapas pueden ser utilizados para trazar modelos geofísicos del interior del satélite.

El hallazgo, de importancia capital para los geólogos, fue posible gracias a un experimento llamado Doppler Gravity Experiment. Se espera que en el futuro esta prueba pueda volver a realizarse desde una órbita mucho más cercana al objetivo y con mejores datos.

Datos de la Luna

Diámetro ecuatorial: 3.477,8 Km
Distancia de la tierra: 384.401 Km
Período (entre dos lunas llenas): 29 días, 12 horas, 43 minutos
Período que tarda en dar 1 vuelta completa: 27 días, 7 horas y 43,2 minutos
Gravedad superficial: 1/6 de la terrestre
Brillo: 1/425.000 del brillo solar
Mayor elongación (apogeo): 406.611 Km
Peso: 81 quintillones

Los tesoros de la Luna

El Lunar Prospector, un pequeño robot-sonda de unos 250 kilos será lanzado hacia la órbita de nuestro satélite con el propósito de estudiar diversos aspectos: gravedad, gases, geología polar... y buscar tesoros ocultos. Su objetivo fundamental es la localización de metales en su superficie que puedan utilizar los futuros colonizadores como materia prima para construir una base lunar.

Oxígeno lunar

Si los científicos piensan establecer una base permanente en la Luna uno de los problemas a resolver es el de asegurar una provisión de oxígeno para los astronautas. Con este objetivo, la NASA trabaja en un proyecto para extraer oxígeno de las rocas que se encuentren en la superficie lunar.

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