Atmósfera Lunar vs. Terrestre: Diferencias Críticas y Sus Implicaciones

Es seguro asumir que no se puede respirar en la Luna. Probablemente ya lo habías imaginado. Pero no solo no hay aire respirable en la Luna, sino que prácticamente no hay gases en absoluto, al menos no lo suficiente para que un astronauta pueda inhalar. Sin embargo, la Luna sí tiene una atmósfera, aunque es increíblemente delgada. Llamada exosfera, la atmósfera lunar es aproximadamente 100 billones de veces más delgada que la de la Tierra. De hecho, es tan increíblemente delgada que la mayoría de sus partículas de gas neutras nunca interactúan entre sí. Una partícula de gas en la Luna es mucho más propensa a ser golpeada por una partícula cargada del Sol y enviada al espacio que a chocar con otra de su tipo.

Las atmósferas de la Tierra y la Luna también tienen composiciones químicas únicas. Por ejemplo, aunque la Luna tiene gases familiares como el oxígeno, el dióxido de carbono y el nitrógeno, las proporciones y orígenes de esos gases son diferentes a los de la Tierra. Los científicos también han detectado isótopos radiactivos en la exosfera de la Luna que definitivamente no querrías en tus pulmones, como el argón-40, el radón y el polonio.

Las vastas diferencias entre las atmósferas de ambos cuerpos tienen grandes implicaciones para las perspectivas de una colonia lunar. La extrema delgadez de la exosfera lunar combinada con su composición extraña significa que cosechar el escaso aire que hay sería impráctico. Pero aún más perjudicial para la vida en la Luna es la falta de una magnetosfera que la proteja de los vientos solares. Es por eso que el “clima” en la Luna está realmente dominado por las tormentas solares que regularmente lanzan la escasa atmósfera lunar al espacio interplanetario. Decir que las atmósferas de la Tierra y la Luna son diferentes es quedarse corto.

Diferencias Extremas en Densidad

La atmósfera lunar se clasifica como una exosfera debido a su extremadamente baja densidad. Con 100 moléculas por centímetro cúbico, esta capa de gases es casi indistinguible del espacio vacío. De hecho, la masa total de la exosfera lunar es de solo 25,000 kilogramos (aproximadamente 55,000 libras). Eso es más o menos la misma masa que un camión de volteo estándar lleno a su máxima capacidad.

Por supuesto, la Tierra también tiene una exosfera, y tiene la misma densidad que la de la Luna. Sin embargo, la exosfera de la Tierra se encuentra por encima de otras cuatro capas atmosféricas considerablemente más densas. Partiendo de la superficie, las principales capas atmosféricas de la Tierra se llaman la troposfera, la estratosfera, la mesosfera, la termosfera y, finalmente, la exosfera. La atmósfera en la que vivimos, la troposfera, tiene alrededor de 100 mil millones de billones de moléculas por centímetro cúbico a nivel del mar. Así, una pequeña fracción de la atmósfera terrestre a nivel del mar tiene la misma masa que toda la atmósfera de la Luna.

Para poner en perspectiva la increíble delgadez de una exosfera, considera qué tan alto se encuentra la exosfera de la Tierra de la superficie. Comienza a 708 kilómetros (440 millas) del nivel del mar y se extiende 9,977 kilómetros (6,200 millas) hacia el espacio. Eso es más lejos que incluso la órbita de la Estación Espacial Internacional (ISS). La ISS orbita la Tierra a unos 402 kilómetros (250 millas) de la superficie, lo que está por debajo de la exosfera y dentro de la termosfera. Mientras tanto, la exosfera de la Luna comienza y termina en la superficie lunar. En otras palabras, la ISS viaja a través de una atmósfera más densa que la de la Luna.

Una Composición Química Que No Querrías Respirar

Las atmósferas de la Tierra y la Luna son diferentes, aunque no tan drásticamente distintas en composición como podrías suponer. La atmósfera de la Tierra se compone de un 78% de gas nitrógeno (N2) y un 21% de gas oxígeno (O2). El 1% final es una mezcla de argón, dióxido de carbono, neón, helio, metano, criptón y muchos otros gases en cantidades menores.

Sorprendentemente, casi todos los químicos mencionados anteriormente también han sido detectados en la Luna. Utilizando varios métodos, incluidos espectrómetros y detectores instalados por los astronautas originales del Apolo que pisaron la Luna, los científicos han detectado una diversidad de gases en la atmósfera lunar. La lista incluye clásicos terrestres como nitrógeno, oxígeno, argón y dióxido de carbono, pero también gases como helio-4, monóxido de carbono e isótopos de polonio y radón.

Pero si bien las moléculas pueden superponerse, sus proporciones no. Según la Hoja de Datos de la Luna de la NASA, el helio y el neón son los más abundantes en la atmósfera lunar. Medidos en partículas por centímetro cúbico, el helio-4 y el neón están presentes en 40,000, el hidrógeno en 35,000, el argón-40 en 30,000 y el argón-36 en solo 2,000. Después de eso, el resto de los gases detectados se reportan en cantidades “traza”. Son tan raros que sus estimaciones numéricas son, admitidamente, muy débiles. Así que, si quisieras encontrar aire respirable en la Luna, sería como buscar una aguja en un pajar.

Por Qué la Atmósfera de la Luna es Tan Débil

La Luna tiene una masa menor que la Tierra, generando aproximadamente un sexto de la gravedad terrestre. Entonces, ¿por qué la atmósfera lunar no es comparable? La respuesta tiene menos que ver con la gravedad y más con el campo magnético que la Tierra sí tiene y la Luna no. Gracias al núcleo líquido de la Tierra, disfrutamos de un poderoso escudo magnético que nos protege contra los mortales vientos solares. El núcleo de nuestro planeta está compuesto en gran parte por hierro líquido, que fluye a una velocidad constante bajo las placas tectónicas y genera un amplio escudo magnetosférico. La magnetosfera no forma parte de la atmósfera, ya que no está compuesta de materia. En cambio, es un campo cargado que desvía las partículas cargadas emitidas por el Sol durante las tormentas solares. Esta desviación no solo protege a los organismos de la radiación, sino que también evita que los vientos solares arrastren los gases atmosféricos de la Tierra al espacio.

Sin embargo, la Luna no tiene una magnetosfera, al menos no una lo suficientemente potente como para marcar la diferencia. Existe alguna evidencia que sugiere que la Luna pudo haber tenido un núcleo líquido en el pasado, pero hoy en día, la Luna es bombardeada cada vez que los vientos solares barren el sistema solar. Estos vientos arrastran los escasos gases atmosféricos de la Luna hacia el medio interestelar, donde escapan de la atracción gravitatoria del satélite. A modo de comparación, los vientos solares también son parcialmente responsables de la delgada atmósfera de Marte. La magnetosfera del planeta rojo es significativamente más débil que la de la Tierra, lo que permite que las partículas cargadas penetren su atmósfera y golpeen los átomos hacia el espacio como bolas de billar. En consecuencia, aunque Marte tiene aproximadamente un tercio de la gravedad de la Tierra, su volumen atmosférico es menos del 1% del de la Tierra.

Agradezcamos nuestro núcleo líquido.