Muestras de Chang'e-6 revelan cómo la Tierra frena el viento solar que incide sobre la cara visible de la Luna
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Notaspampeanas
Tierra
Viento Solar
Luna
Chang’e-5
Chang’e-6
Chang’e-7
Academia De Ciencias De China
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La Luna ha estado bañada por el viento solar durante miles de millones de años, pero los dos hemisferios son impactados por un viento solar de diferentes velocidades y energías.
Ilustración esquemática de los entornos contrastantes del viento solar que experimentan la cara visible y la cara oculta de la Luna bajo la influencia de la magnetosfera terrestre. Crédito de la imagen: ZHANG Xuhang
Ahora, una investigación basada en muestras de la misión Chang’e-6 de China reveló que la magnetosfera terrestre ha moldeado esta diferencia. El estudio fue publicado en Nature Geoscience.
El viento solar, un flujo continuo de partículas cargadas a alta velocidad provenientes del Sol, bombardea directamente la superficie lunar. El regolito lunar ha conservado un registro de este bombardeo, sirviendo como archivo natural de volátiles derivados del viento solar, incluidos los gases nobles (He, Ne, Ar, Kr, Xe). Estos elementos químicamente inertes son trazadores altamente fiables de la implantación del viento solar y proporcionan valiosas pistas sobre este proceso.
Antes de este estudio, la falta de muestras del lado oculto de la Tierra impedía realizar experimentos directos sobre las diferencias sistemáticas en la implantación del viento solar entre los dos hemisferios.
Sin embargo, la misión china Chang’e-6 trajo a la superficie terrestre 1.935 gramos de regolito de la cuenca del Polo Sur-Aitken en la cara oculta de la Luna, lo que ofrece la primera oportunidad de comparar directamente los procesos de implantación del viento solar en la cara visible y la cara oculta.
Basándose en muestras lunares, un equipo de investigación dirigido por el Instituto de Geología y Geofísica (IGG) de la Academia China de Ciencias (CAS) llevó a cabo una investigación isotópica de gases nobles en el regolito de Chang’e-6 y determinó las concentraciones y composiciones isotópicas de He, Ne, Ar, Kr y Xe.
El trabajo fue realizado por ZHANG Xuhang, investigador postdoctoral del IGG bajo la supervisión del profesor HE Huaiyu, junto con colaboradores de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China y el equipo de carga útil volátil de Chang’e-7.
En el análisis, los investigadores observaron que la composición isotópica del neón en el regolito de Chang’e-6 es muy particular. La relación promedio de 20Ne / 22Ne es de 11,34 ± 0,22, considerablemente inferior a la reportada para todas las muestras lunares de la cara visible analizadas previamente, pero cercana a la composición isotópica teórica esperada tras una fuerte fracción isotópica inducida por el viento solar. Esto implica que la cara oculta de la Luna experimentó una mayor fracción isotópica, lo que resultó en un enriquecimiento preferencial del isótopo más pesado.
En cuanto al Kr y al Xe, su comportamiento de liberación también difiere del de las muestras del lado cercano. En los experimentos de calentamiento gradual, el Xe derivado del viento solar en el regolito de Chang’e-6 se liberó predominantemente a altas temperaturas, produciendo un único pico de liberación a alta temperatura. Por el contrario, las muestras de Chang’e-5 exhibieron un patrón de liberación con dos picos distintos, con una liberación significativa de Xe tanto a bajas como a altas temperaturas. Esto indica que los iones del viento solar penetraron mucho más profundamente en el regolito del lado lejano que en el del lado cercano, lo que significa que el lado lejano estuvo expuesto a partículas de mayor energía.
¿Por qué los dos hemisferios de la Luna reciben viento solar de energías diferentes?
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El equipo de investigación atribuye esta diferencia al efecto de “regulación de la velocidad” de la magnetosfera terrestre. A medida que la Luna orbita la Tierra, pasa periódicamente por la magnetofunda —una zona de amortiguación alrededor de la magnetosfera— donde el viento solar ambiental se ralentiza desde su velocidad típica de 400 km/s hasta unos 200 km/s.
Este viento solar más lento llega principalmente a la cara visible de la Luna, lo que resulta en profundidades de implantación menores dentro del regolito de dicha cara. En contraste, la cara oculta, que siempre mira en dirección opuesta a la Tierra, permanece directamente expuesta al viento solar sin perturbaciones, lo que permite que los iones penetren más profundamente en el regolito.
Los investigadores sugieren que aproximadamente el 25% de la exposición total al viento solar en el lugar de aterrizaje de Chang’e-5 se vio influenciada por este viento solar desacelerado, mientras que el lugar de aterrizaje de Chang’e-6 no experimentó tal efecto protector.
Al proporcionar la primera evidencia empírica directa a partir de muestras de la cara oculta de la Luna, este estudio confirma el efecto determinante de la magnetosfera terrestre sobre la implantación del viento solar en la superficie lunar, un efecto que se conserva permanentemente tanto en las distribuciones de profundidad de implantación como en las firmas isotópicas de los gases nobles dentro del regolito.
Además, los investigadores señalaron que los gases nobles pesados en los suelos lunares pueden servir como “registros fósiles” de interacciones pasadas entre la magnetosfera terrestre y el viento solar, lo que ofrece un enfoque novedoso para reconstruir la evolución a largo plazo de la magnetosfera terrestre cuando se combina con registros paleomagnéticos.
Los hallazgos también demuestran que las interacciones dentro del sistema Sol-Tierra-Luna son más complejas de lo que se creía. Según los investigadores, estos resultados abren una nueva perspectiva sobre estas dinámicas ancestrales, revelando que el vecino celeste más cercano a la Tierra conserva registros hasta ahora desconocidos de estas interacciones.
El estudio Deeper solar wind penetration on the Moon’s farside from noble gas records (Mayor penetración del viento solar en la cara oculta de la Luna según los registros de gases nobles) fue publicado en Nature Geoscience. Autores: Xu-Hang Zhang, Fei Su, You-Juan Li, Zi-Heng Liu, Jian-Nan Li, Ying-Nan Zhang, Li-Ping Qin, Ran-Ran Liu, Feng Man, Bing Xu, Wen-Zhe Li, Yong Wei & Huai-Yu He
El artículo Chang’e-6 Samples Reveal How Earth Slows Solar Wind Striking Moon’s Near Side fue publicado en el sitio web de la Academia de Ciencias de China
