La primera explosión nuclear ayuda a probar la teoría de la formación lunar

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Los cristales radiactivos que se encontraron cubriendo el suelo después de la primera prueba de una explosión provocada por una bomba atómica están siendo utilizados por los científicos para probar teorías sobre la formación de la Luna hace unos 4.500 millones de años.

 

En un nuevo estudio realizado en la Scripps Institution of Oceanography de la California University de San Diego, el profesor James Day y sus colegas examinaron la composición química del zinc y otros elementos volátiles contenidos en el vidrio de color verde, llamado trinitita, materiales radiactivos formados bajo las temperaturas extremas que resultaron de la explosión de la bomba de plutonio de 1945. Las muestras de ensayo analizadas se recogieron entre 10 metros (30 pies) y 250 metros (800 pies) desde el punto cero en el sitio de prueba de Trinity en Nuevo México.

 

En comparación con las muestras recogidas más lejos,  los cristales encontrados más cerca del sitio de detonación carecían de elementos volátiles como el zinc. El zinc que estaba presente se enriqueció en los isótopos más pesados y menos reactivos, que son formas de estos elementos con diferente masa atómica pero las mismas propiedades químicas.

 

El zinc y otros elementos volátiles, que se vaporizan a altas temperaturas, se “secaron” cerca de la explosión, a diferencia de los más alejados de la explosión. Los hallazgos fueron publicados en la edición del 8 de febrero de la revista Science Advances.

 

“Los resultados muestran que la evaporación a altas temperaturas, similar a la que se produce al comienzo de la formación del planeta, conduce a la pérdida de elementos volátiles y al enriquecimiento en isótopos pesados en los materiales sobrantes del evento”, dijo Day, autor principal del estudio. “Esta era la opinión corriente, pero ahora tenemos evidencia experimental para demostrarlo”.

 

Los científicos han sugerido durante mucho tiempo que reacciones químicas similares ocurrieron cuando una colisión entre la Tierra y un cuerpo planetario de tamaño de Marte produjo escombros que finalmente formaron la Luna. El análisis de Day y sus colegas encontró similitudes entre la trinitita y las rocas lunares: ambas tienen muy pocos en elementos volátiles y contienen poco o nada de agua.

 

El estudio de Day proporciona nuevas pruebas para apoyar la “teoría del impacto gigante” de la formación de la Luna.

 

El delgado manto de trinitita en el sitio de pruebas del desierto de Nuevo México, que se extendía aproximadamente hasta 350 metros (1.100 pies) desde el punto cero, se formó a partir del calor, a medida que las reacciones nucleares ocurrieron. Los resultados del estudio mostraron que los elementos volátiles sufren las mismas reacciones químicas durante eventos extremos de temperatura y presión, ya sea que se produzcan en la Tierra o en el espacio exterior.

 

“Utilizamos lo que fue un acontecimiento que cambió la historia a beneficio científico, obteniendo información científica nueva e importante de un evento de hace 70 años que cambió la historia humana para siempre”, dijo Day, director del Laboratorio de Isótopos de Geoquímica de Scripps.

Traducción de:

https://www.sciencedaily.com/releases/2017/02/170208151340.htm

Las muestras traídas de la Luna por el programa Apolo se están deshaciendo

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Las rocas lunares traídas en los 70 se están convirtiendo literalmente en polvo. El tamaño medio de las partículas observadas ha disminuido más de la mitad. El contacto con el vapor de agua terrestre, causa probable de su deterioro. La NASA conserva en nitrógeno y sin examinar el 83% de las rocas que trajo.

Hace más de cuatro décadas, los astronautas del programa Apolo trajeron 382 kilos de rocas lunares a la Tierra, ‘recuerdo’ y muestra para el estudio científico de los viajes emprendidos al satélite entre 1969 y 1972. Sin embargo, no están resistiendo el paso del tiempo y un estudio alerta de que se han deteriorado significativamente.

Los científicos han encontrado que el tamaño medio de las partículas, en un conjunto de 20 muestras diferentes de suelo traídas por las naves Apolo y mantenidas en los laboratorios para su uso en investigación, ha disminuido en más de la mitad desde que las muestras se midieron por primera vez hace 40 años.

“Puede ser que sea exacto decir que los suelos lunares traídos por el programa Apolo se están literalmente convirtiendo en polvo”, según el estudio dirigido por Bonnie Cooper, de la Universidad de Hanyang en Corea del Sur.

El 83% de ese material permanece sin examinar conservado en nitrógeno en el Centro Espacial Johnson de la NASA (JSC) en Houston, explicó Cooper a Space.com. El otro 17% se ha destinado al estudio en diferentes laboratorios. Las 20 muestras que Cooper y su equipo consultaron pertenecían a este último grupo.

Entre 2007 y 2012, se utilizaron técnicas de difracción láser para medir los tamaños de partículas en las muestras. Los investigadores compararon sus resultados con las mediciones de suelos originales, que se hicieron en la década de 1970 utilizando tamices.

Las diferencias entre los dos conjuntos de datos son elocuentes. Por ejemplo, el diámetro de partícula medio se ha reducido de 78 micras a 33 micras. Y en los datos originales de tamiz, el 44% de las partículas del suelo tenían entre 90 y 1.000 micras de ancho; hoy en día, sólo el 17% de las partículas son tan grande.

La explicación más probable para la degradación es el daño causado por el vapor de agua, dicen los científicos. “La lixiviación por el vapor de agua hace que la superficie específica de una muestra de suelo lunar se multiplique y se desarrolle un sistema de poros”, han escrito en su estudio, publicado en la revista Nature Geoscience. Los nuevos resultados sugieren que las muestras de suelo del programa Apolo que están siendo estudiados por los científicos no son prístinas, dijo Cooper.

“La gente no debe asumir que las muestras de suelo lunar Apolo siguen siendo representativas de los suelos que se encuentran en el entorno natural de la Luna, especialmente si han estado expuestas a la atmósfera. Además de la distribución de tamaño de partícula, otras propiedades geotécnicas también deben haber cambiado. También, por ejemplo, el agua que se encuentra en la muestra puede tomarse como lunar en su origen, cuando en realidad es el resultado de la contaminación”.

Fuente:

http://www.rtve.es/noticias/20150903/muestras-traidas-luna-programa-apolo-se-estan-deshaciendo/1211580.shtml

Chispas en la superficie lunar provocadas por tormentas solares

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Las tormentas solares potentes pueden cargar eléctricamente el suelo en los polos lunares, en concreto en las regiones gélidas y que se hallan sumidos en la sombra de manera perpetua, y podrían posiblemente producir fuertes “chispazos” capaces de vaporizar y fundir la capa superficial de las áreas de suelo afectadas. Este fenómeno podría causar en la Luna transformaciones de tanta envergadura como las ocasionadas por los impactos de meteoritos, según las conclusiones a las que se ha llegado en una nueva investigación. Es posible que se descubran huellas de esta exótica clase de alteración cuando se analicen futuras muestras de estas regiones.

 

La Luna casi no tiene atmósfera, así que su superficie está expuesta al agresivo entorno espacial. Los impactos de pequeños meteoritos golpean constantemente la capa superior de polvo y roca, llamada regolito, del satélite. Cerca del 10 por ciento de esta capa percutida ha sido fundida o vaporizada por impactos de meteoritos. El equipo de Andrew Jordan, de la Universidad de New Hampshire en la localidad estadounidense de Durham, ha descubierto que en las regiones en sombra perpetua de la Luna se podría fundir o vaporizar un porcentaje similar de la superficie a consecuencia de las chispas ocasionadas por las tormentas solares.

 

La actividad solar explosiva, como las erupciones solares y las eyecciones de masa coronal, lanza partículas cargadas eléctricamente y muy energéticas hacia el espacio. La atmósfera de la Tierra nos escuda de la mayor parte de esta radiación, pero en la Luna estas partículas (iones y electrones) golpean directamente contra la superficie. Se acumulan en dos capas por debajo de esta última; los voluminosos iones no pueden penetrar a mucha profundidad porque tienen una mayor probabilidad de chocar contra átomos en el regolito, así que forman la capa más cercana a la superficie, mientras que los diminutos electrones pueden avanzar más y por eso forman una capa a mayor profundidad. Los iones tienen una carga positiva, en tanto que la de los electrones es negativa. Dado que las cargas opuestas se atraen, normalmente de aproximan entre sí y acaban cancelándose mutuamente.

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Mapa que muestra las regiones en sombra perpetua (en azul) que cubren aproximadamente el 3 por ciento del polo sur de la Luna. (Imagen: NASA Goddard/LRO mission)

 

En agosto de 2014, sin embargo, el equipo de Jordan presentó los resultados de simulaciones que predicen que las tormentas solares intensas causarían que el regolito de las regiones en sombra perpetua (PSR, por sus siglas en inglés) acumulase carga en estas dos capas hasta que esta fuera liberada explosivamente, como un relámpago en miniatura. Las PSR son tan gélidas que el regolito en ellas se convierte en un conductor extremadamente pobre de electricidad. Por tanto, durante tormentas solares intensas, se supone que el regolito disipa la acumulación de carga demasiado despacio, no pudiendo evitar los efectos destructores de una descarga eléctrica súbita, llamada ruptura dieléctrica. Se estima que el alcance de este proceso es suficiente como para alterar el regolito.

 

El citado proceso no es completamente nuevo para la ciencia espacial: las descargas electrostáticas pueden suceder en cualquier material escasamente conductor (dieléctrico) expuesto a una intensa radiación espacial, y es en la práctica la causa principal de las anomalías que padecen las naves espaciales, tal como argumenta Timothy Stubbs, del Centro Goddard de Vuelos Espaciales de la NASA, en Greenbelt, Maryland, Estados Unidos, coautor de la investigación.

Fuente:

http://noticiasdelaciencia.com/not/22684/chispas-en-la-superficie-lunar-provocadas-por-tormentas-solares/

La Luna se formó tras muchos impactos catastróficos

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Fuente:

http://elpais.com/elpais/2017/01/09/ciencia/1483966473_066733.html

Una nueva hipótesis discute la teoría más aceptada sobre la formación del satélite a partir del choque entre la Tierra y un planeta en formación del tamaño de Marte

La Luna es un satélite extraño. Es el quinto mayor del Sistema Solar y solo gigantes como Saturno y Júpiter son capaces de mantener en su redil objetos tan grandes. Es muy probable además, que a esa luna enorme le debamos nuestra existencia. Su presencia nos pudo proteger de grandes meteoritos y estabilizó y ralentizó la órbita de la Tierra, favoreciendo un clima más estable y propicio para el desarrollo de la vida.

Desde los años 70, se cree que la aparición de ese satélite fue fruto de un cataclismo que casi acaba con la Tierra. De hecho, algunas simulaciones sugieren que el impacto de un planeta del tamaño de Marte contra nuestro mundo lo destruyó. Después, a partir del disco de escombros que quedó girando a gran velocidad, la Tierra se recompuso y quedó material para que surgiese la Luna.

Hace 4.500 millones de años, cuando el Sistema Solar aún estaba en formación y la materia que acabó formando los mundos que conocemos aún no había encontrado su lugar, los choques entre rocas sueltas que vagaban por el espacio era mucho más frecuente que ahora. Aquel suceso violento ha sido desde entonces la explicación más aceptada por los científicos para la aparición de la Luna.

El modelo que recrea aquel impacto sugiere que el material expulsado habría estado compuesto de cuatro partes de Theia, el objeto que chocó contra la Tierra, y una de nuestro planeta. Y sin embargo, la composición de la Tierra y la Luna es casi idéntica. Dada la diversidad de los materiales que componen los distintos planetas conocidos, el resultado de aquel impacto resulta llamativo, aunque muchas simulaciones de la formación del Sistema Solar plantean que el resultado final no es descabellado.

Esta semana, tres investigadores liderados por Rufu Raluca, del Instituto Weizmann, en Rehovot (Israel), han utilizado la computación para apoyar una segunda hipótesis sobre la formación de la Luna planteada en la década de 1980. En aquel escenario, en lugar de un encontronazo con un planeta como Marte, la aparición de nuestro satélite habría sido fruto de impactos importantes pero no tan catastróficos. Así, cada uno de estos choques habría producido pequeños discos de escombros que habrían ido formando minilunas. Poco a poco, la acumulación de sucesos similares habría generado más lunas que se habrían ido fusionando para formar el satélite que hoy conocemos. Si esto fue lo que sucedió, cada impacto habría llevado consigo una cantidad importante de material terrestre en la que se habrían diluido los materiales diversos aportados por los miniplanetas. Así, tendría más sentido la similitud en la composición de la Luna y la Tierra.

Este nuevo estudio no hará desaparecer la hipótesis del impacto único, ni mucho menos. Según recuerda también en Nature el especialista en impactos planetarios Gareth Collins, del Colegio Imperial de Londres, para que la historia de Raluca y sus colegas fuese la que realmente sucedió, haría falta cierta dosis de fortuna. Según su modelo, serían necesarios unos 20 impactos para construir la Luna que conocemos, contando con que todas las minilunas se fusionasen de manera perfecta. “Si, como parece probable, la fusión es imperfecta o algunas microlunas se pierden, serían necesarios muchos más impactos, haciendo así la necesaria secuencia de sucesos mucho menos probables que cualquiera de los escenarios de impacto simple, incluidos los más exóticos”, escribe Collins.

Para dirimir la batalla entre estas hipótesis, Collins considera que será necesario ir más allá de los modelos y buscar pruebas en la Luna y en la Tierra de cualquiera de las dos hipótesis. Si nuestro satélite se formó en muchos golpes, su crecimiento pudo requerir millones de años en los que su formación se solapó con la de la Tierra y sería posible encontrar las marcas de ese solapamiento.

 

Muestras del Apolo 14 sugieren que la Luna es más vieja de lo que se creía

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Fuente:

http://www.elpais.com.uy/vida-actual/muestras-apolo-nueva-edad-luna.html

Estudio de fragmentos recogidos en 1971 sugiere que la Luna se solidificó hace unos 4.500 millones de años, según un reporte publicado en la revista Nature.

Un nuevo estudio de fragmentos recogidos por la misión Apolo 14 sugiere que la Luna se solidificó hace unos 4.500 millones de años, durante los primeros 60 millones de años tras el nacimiento del Sistema Solar, y es más vieja de lo pensado.

Establecer la edad de la Luna es fundamental para entender la evolución de Sistema Solar y la formación de los planetas rocosos, entre ellos la Tierra, pero nunca ha sido determinado con precisión.

Algunos científicos sugieren que la Luna se formó en los cien años posteriores a la formación del Sistema Solar, mientras que otros defienden una creación posterior, entre 150 y 200 millones de años.

El último estudio, que publica hoy Nature y ha sido realizado por expertos de las universidades estadounidenses de California, Chicago, Princeton y Berkeley, presenta una nueva datación de algunos fragmentos de circón recogidos por la misión de la Nasa Apolo 14, que pisó la Luna en enero de 1971.

Los científicos, encabezados por Melanie Barboni, de la Universidad de California, analizaron ocho fragmentos de circón que habían quedado de estudios previos, a los que aplicaron el método de datación uranio-plomo, corregido con la exposición de los rayos cósmicos y el análisis isotópico del hafnio.

Los resultados combinados situaron la formación de la Luna aproximadamente en los 60 millones de años después del nacimiento del Sistema Solar.

Otro estudio publicado esta semana por la revista Nature Geoscience señalaba que la Luna podría haberse formado por una serie de grandes impactos, en lugar de ser resultado de una colisión gigante única, lo que explicaría porque parece estar compuesta en su mayoría por material similar al de la Tierra y no por una mezcla de restos terrestres y de otro planeta.

Explosiones sónicas en la Luna. Mini ondas de choque lunares.

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La explosión sónica  creada por un avión proviene del cuerpo grande y acelerado de la nave que se estrella contra moléculas en el aire. Pero si reducimos el avión al tamaño de una molécula, ¿seguiría generando una onda de choque?

Científicos como el físico de la Universidad de Iowa Jasper Halekas esperan responder a esa pregunta estudiando ondas de choque en miniatura en la Luna. Estos estímulos sonoros, los físicos creen, están siendo generados por protones en el viento solar – moviéndose a una velocidad supersónica – que chocan con bolsas de campos magnéticos que burbujean desde la corteza lunar.

Halekas discutió los nuevos hallazgos sobre la física subyacente a las mini ondas de choque de la Luna en la reunión de la American Geophysical Union en San Francisco. La charla de Halekas, “Interacciones cinéticas entre el viento solar y los campos magnéticos lunares”, fue presentada el 14 de diciembre.

“Básicamente no entendemos cómo un campo magnético tan pequeño generaría algo que podríamos notar”, dice Halekas, profesor asociado de física y astronomía en la Iowa University. “El consenso general fue que el viento solar es el responsable”.

Los hallazgos provienen de la misión ARTEMIS de la NASA,  dos sondas que rodean al vecino celestial más cercano de la Tierra recopilando mediciones de alta fidelidad de las ondas de choque. Halekas es el investigador principal adjunto en la misión.

Los campos magnéticos de la luna primero fueron medidos por astronautas desde la misión de Apolo 12 en 1969. Sus magnetómetros portables registraron intensidades magnéticas que variaron por la localización; Sin embargo, el resultado más alto registrado fue sólo 1 por ciento de la fuerza del campo magnético en la Tierra. A pesar de la debilidad de los campos y el pequeño tamaño, las naves espaciales han documentado desde entonces las colisiones del viento solar-campo magnético, llamadas “choques de limbo” en el límite entre el lado iluminado de la luna – el lado que hace frente al sol – y su lado oscuro. Esas colisiones producen un tipo de penacho reflejado que irradia de la luna, similar a las ondulaciones en un estanque. ARTEMIS ha hecho 40 observaciones de las ondas de choque, dice Halekas.

Los científicos quieren entender mejor cómo se crean estas mini ondas de choque, ya que pueden ocurrir en otras partes del sistema solar. Por ejemplo, ondas de choque localizadas pueden ocurrir cuando el viento solar sopla sobre asteroides, dice Halekas. Sería importante saber cómo funciona todo antes de intentar aterrizar a los astronautas en un bloque de roca, como la NASA ha dicho que quiere hacer. La luna es un buen lugar para estudiar el fenómeno.

“Pueden representar las ondas de choque más pequeñas de nuestro sistema solar”, dice Halekas, “y tal vez incluso las ondas de choque más pequeñas que se puedan formar”.

En una charla relacionada, la estudiante de postgrado de la Iowa University  Stephanie Howard hablará de las ondulaciones que irradian desde donde el viento solar choca con los campos magnéticos lunares.

Es la primera presentación en una reunión científica importante para Howard, que está en su tercer año de estudios de doctorado.

“Fue una gran sorpresa para mí cuando me enteré de que estaría dando una charla en lugar de simplemente presentar un poster”, dice. “Pero creo que será una gran oportunidad para reunirme y presentar mi propia investigación a otros que trabajan en el mismo campo”.

Traducción de:

https://www.sciencedaily.com/releases/2016/12/161213115708.htm

Formulan una nueva teoría sobre la órbita de la Luna

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Un grupo de expertos ha formulado una nueva hipótesis para explicar cómo habría llegado la Luna a su órbita alrededor de la Tierra, frente a la actual teoría del “gran impacto”, según un artículo que publicó Nature Research Journals.

La Luna es relativamente grande comparada con la Tierra y ambas están hechas casi de los mismos materiales, características que diferencian al satélite del resto de grandes cuerpos, pues “todo el mundo en el Sistema Solar tiene una química diferente”, según la responsable del estudio, Sara Stewart, profesora del Ciencias Planetarias en la Universidad de California.

La teoría aceptada sobre la Luna señala que es resultado del impacto contra la Tierra de un planeta de tamaño similar a Marte, cuando ambos estaban en fase de formación, lo que originó una nube de materia a partir de la cual se creó el satélite.

Sin embargo, los científicos han descubierto un par de problemas con esta teoría: que la composición de la Luna es sorprendentemente parecida a la de la Tierra y que, si se condensó a partir de un disco de material que rotaba alrededor del ecuador, su órbita debería ser alrededor de este, pero está inclinada cinco grados.

Para explicar esa inclinación del satélite, los expertos han considerado tradicionalmente que habría sido necesaria más energía que la proporcionada por el choque entre la Tierra y el otro planeta.

Por ello, Stewart y su equipo han formulado un modelo alternativo para explicar la formación del satélite terrestre.

Ya en 2012 propusieron que parte del momento angular (magnitud usada en física para caracterizar el estado de rotación de los cuerpos) del sistema Tierra-Luna podría haberse transferido al sistema Tierra-Sol, lo que habría permitido una colisión más fuerte al inicio del proceso.

Ese nuevo modelo considera que una colisión de alta energía dejó una masa de material vaporizado y fundido a partir del cual se formaron tanto la Luna como Tierra y esta última quedó girando con un día de dos horas y su eje apuntando hacia el Sol.

Puesto que la colisión pudo haber sido incluso más energética que la prevista en las actuales teorías, el material procedente de la Tierra y del objeto impactador se habrían mezclado, con lo que tanto nuestro planeta como su satélite se condensaron a partir del mismo material, de ahí lo similar de sus composiciones.

Como el momento angular se disipó a través de las fuerzas de las mareas, la Luna se fue alejando de la Tierra hasta alcanzar un punto llamado plano de transición de LaPlace, donde las fuerzas de planeta y satélite fueron menos importante que la fuerza de la gravedad del Sol.

De esa manera una parte del momento angular del sistema Tierra-Luna se transfirió al sistema Tierra-Sol, circunstancia que no influyó en la órbita terrestre alrededor del Sol, pero hizo que esta se volteara en posición vertical, explica el comunicado.

Unos pocos millones de años después, la Luna seguía alejándose lentamente de la Tierra hasta que llegó a un segundo punto de transición (transición de Cassini), momento en el que la inclinación de satélite cayó unos cinco grados, lo que la situó, aproximadamente, en su actual órbita.

Esta nueva teoría basada en la existencia de un único gran impacto original explica “con elegancia” tanto la órbita como la composición de la Luna, sin la necesidad de eventos adicionales.

Así, “un solo impacto gigante fue necesario para desencadenar toda la secuencia de eventos”, aseguró Stewart.

Fuente:

http://www.efefuturo.com/noticia/formulan-nueva-teoria-orbita-luna/