La Luna

Es el único satélite natural de la Tierra y, por consiguiente, el objeto estelar más próximo a ella.Está situada en órbita ecuatorial a una distancia media de 384,400 Km. Esta órbita es ligeramente elíptica, con una una excentricidad del 0,05%. Por ello, el perigeo es de 354.000 Km y el apogeo de 404.000 Km. Completa un período orbital cada 27 días 7 h 43 min y 11,5 s, lo que se conoce como mes sideral. Al mismo tiempo y debido al efecto gravitacional de la Tierra sobre la Luna, ésta gira sobre su eje exactamente en el mismo período, por lo que, a la vista de los habitantes de la Tierra, la Luna presenta siempre la misma cara, permaneciendo, por lo tanto, constantemente oculta la cara opuesta. La órbita de la Luna presenta una inclinación de 5 respecto al plano de la eclíptica. Mirando al sistema Tierra-Luna desde el norte, la Luna gira en sentido contrario a las agujas del reloj, y viaja a través de su órbita con una velocidad media de 1 Km/ s, o 3.700 Km /h.

Su diámetro medio es 3.476 Km, la cuarta parte del de la Tierra, y su volumen está alrededor de 74 veces menor. La masa total alcanza los 7,35 x 1022 kg, 80 veces menor que la de la Tierra; la densidad media de la Luna es aproximadamente 3,34 g/cm;, dos tercios de la de la Tierra. Tiene un débil campo magnético muy inferior al de la Tierra, casi imperceptible y no distribuido de manera uniforme. La diferencia de masa y dimensiones con la Tierra hace que la gravedad de nuestro satélite sea tan solo un sexto de la de la Tierra. Aunque se nos aparezca como un objeto brillante, no brilla con luz propia, sino que refleja un 0,07% de la luz solar que recibe. Para un observador cercano, la Luna sería un astro cubierto de polvo oscuro.

Como resultado de la traslación de la Tierra alrededor del Sol, el ángulo de iluminación solar cambia en un grado por día. Desde la Tierra solo puede observarse una de las caras de la Luna, el 50% de su superficie. Adicionalmente y debido a la inclinación de la órbita puede observarse un 8% más de la superficie lunar. Según sea su posición relativa respecto del Sol, se nos presenta en diferentes perspectivas o "fases", cuatro de las cuales reciben nombre propio (se verán con más detenimiento más adelante). Estas fases se repiten cada 29,5 días, lo que podría hacer suponer que éste es el periodo real de rotación. El alargamiento aparente de 2,5 días se debe a que mientras la Luna gira alrededor de la Tierra, ambas lo hacen en torno al Sol, por lo que a los ojos de los observadores terrestres y tomando como referencia al Sol, la Luna repite su posición cada 29,53 días, lo que corresponde a un mes sinódico. El mes sinódico ha tenido para la humanidad mucha mayor importancia que el sideral, ya que los cambios en la apariencia de la Luna fueron apreciados en la Antigüedad y empleados para la medida del tiempo. Las propias fases de la Luna ofrecen noción de su transcurso y para la apreciación del mismo no es necesario contar con ningún aparato.

Las condiciones en la Luna.

Como se dijo antes, la gravedad de la Luna es solo un sexto de la de la Tierra, por lo que debido a su pequeño tamaño y baja gravedad no puede retener los gases que se producen; por tanto, la Luna no tiene una capa de gases que la circunde. La presión de gases en la Luna es tan baja que los mejores equipos de vacío de que dispone la tecnología actual no son capaces de reproducir una ausencia de gases tan absoluta como la lunar. Como consecuencia de esta falta de atmósfera, los elementos volátiles prácticamente han desaparecido de la composición de sus minerales, por lo que carece no solo de agua libre, sino también de minerales que la incorporen a su composición.

La ausencia de un mecanismo regulador de la temperatura, como la atmósfera o los mares de la Tierra, hace que la superficie de la Luna oscile entre temperaturas que van desde los 1271C durante el mediodía lunar hasta los -173 1C de la noche lunar.

Mediciones realizadas según el magnetismo lunar indican que la temperatura interna de la Luna se acerca a los 16001C, temperatura que está por encima del punto de fusión de las rocas lunares. La baja densidad y las medidas sísmicas indican que su interior se compone de silicatos líquidos y que carece de un núcleo metálico, como en el caso de la Tierra.

La ausencia de atmósfera permite que cualquier meteorito, por pequeño que sea, alcance la superficie lunar, y aunque los impactos no son tan frecuentes como en épocas pasadas, los instrumentos sísmicos ubicados en su superficie señalan que anualmente se producen entre 75 y 150 impactos de meteoritos con una masa comprendida entre 100 y 1.000 kg.

La superficie Lunar

Los astrónomos de la Antigüedad ya observaron algunos de los detalles de la Luna y pensaron que las zonas de color gris oscuro eran océanos, por lo que les asignaron el nombre latino Maria (mares); a la vez, a las zonas claras que observaron, las llamaron continentes. Con Galileo y el telescopio, comenzaron a observase con más detalle la superficie lunar y sus montañas, cráteres, grietas, etc.

Entre los años 1959 y 1967 se exploró el satélite y, mediante sondas, se levantaron mapas de casi toda la superficie lunar, incluida su cara oculta (salvo un 1%, aproximadamente, que ha quedado sin estudiar en su polo Sur).

Los continentes en general son de carácter montañoso, y están salpicados de accidentes, que van desde un simple cráter del tamaño de un nido de gorrión hasta extensos anillos de varios cientos de kilómetros de diámetro.

En un principio se pensó que los cráteres eran consecuencia de la actividad volcánica; posteriormente se comprobó que en su mayoría eran el resultado del bombardeo de la superficie de la Luna por meteoritos durante miles de millones de años. Los análisis realizados empleando datación de rocas sugieren que la mayor parte de los cráteres se produjeron por impactos explosivos de alta velocidad producidos por meteoritos o pequeños asteroides hace unos 4000 millones de años. Se ha calculado que en la superficie lunar hay al menos 300.000 cráteres de más de un kilómetro de diámetro, y más de tres billones con más de un metro de diámetro. Estos choques han producido, además, una gran cantidad de rocas sueltas y polvo. Estas rocas están diseminadas y semienterradas en la capa de polvo, que en algunos lugares puede tener metros de espesor.

Las zonas oscuras, los mares, tienen una estructura similar al magma volcánico solidificado, que en muchos casos ha cubierto total o parcialmente los cráteres. La teoría más admitida es que posteriormente a la etapa de lluvia de meteoritos y, en parte, como consecuencia de la misma, rocas calientes del interior afloraron a la superficie y se fundieron inmediatamente, por lo que buena parte de la superficie de la Luna se vio invadida de un mar de lava.

El mayor de los mares se denomina Mare Imbrium ('mar de las lluvias'), con una anchura de más de 1.200 Km. Con anterioridad, habría sido un cráter de las mismas dimensiones, del cual quedan restos de las paredes verticales, en lo que se conoce como "las cadenas montañosas de los Apeninos y los Cárpatos". Otros océanos conocidos son el Mare Insularum o el Mar de la Tranquilidad, lugar donde se posó la nave Apolo XI el 20 de julio de 1969. Las montañas más altas se encuentran en las cercanías del polo sur lunar, que tienen picos que alcanzan los 6.100 m de altura.

Fases de la Luna.

Durante su rotación alrededor de la Tierra, la Luna recibe la luz del Sol desde un ángulo diferente, de manera que la parte de la cara que vemos iluminada va cambiando de aspecto. Existe un momento en que la Luna se encuentra situada en la linea recta que une al Sol y la Tierra, al este del Sol, y toda su superficie aparece oscura, fase que se denomina Luna nueva; conforme la Luna gira hacia el oeste, la parte iluminada va creciendo Luna creciente hasta situarse justamente opuesta al Sol; en ese momento toda su cara visible aparece como un círculo iluminado Luna Llena, para, en días sucesivos, ir perdiendo parte de la superficie iluminada (Luna menguante) conforme se desplaza hacia el oeste, hasta llegar a oscurecerse del todo Luna nueva y comenzar el ciclo de nuevo, exactamente cada 29,5 días.

Origen de la Luna

Hasta al estudio concienzudo de los más de 300 kg de muestras lunares que el programa Apolo de la NASA trajo de nuestro satélite, el origen de la Luna fue una controversia. La teoría más antigua sobre el origen de la Luna es la de la fisión.

Esta teoría proponía que la Luna podría ser un fragmento desgajado de la Tierra, precisamente de la zona que correspondería al Océano Pacifico, separado como consecuencia de un excesivo alargamiento ecuatorial de la Tierra a consecuencia de un giro rapidísimo. Esta teoría justificaba el hecho de que la densidad de la Luna fuese notablemente más baja que la de la Tierra, debido a que la parte desprendida procedería del manto terrestre de menor densidad. Lo difícil de justificar era el enorme momento angular que habría sido necesario para producir esta fisión, y el bajo momento que el sistema Tierra-Luna tiene hoy.

Otra hipótesis suponía que la Luna, completamente formada, había sido capturada por la fuerza de gravitación de la Tierra hacia algo más de 600 millones de años. Si esto hubiera sido así, las enormes alteraciones geológicas que la captura de la Luna debieran haber producido, podría justificar el hecho de que precisamente hace 600 millones de años aparezcan repentinamente numerosos fósiles, mientras que son prácticamente inexistentes poco antes. No obstante, si la Luna fuese un planeta capturado, se habría formado en otra parte del universo y su distribución de isótopos de oxigeno no debería ser idéntica a la de la Tierra.

Los análisis realizados en muestras de rocas lunares demostraban tener una distribución de los isótopos de oxigeno idéntica a la de la Tierra, por lo tanto se habían formado en la misma zona del universo. Este hecho daba pie a la teoría del doble planeta, según la cual la Tierra y la Luna se habían formado al mismo tiempo. Mientras una buena parte de los planatesimales se agrupaban para formar la Tierra, en su órbita se acumulaban otros fragmentos que al agruparse formarían la Luna. Esta tesis no satisfacía el hecho de las diferentes densidades entre la Tierra y la Luna. El origen de esta diferencia está en la carencia casi completa en la Luna de un núcleo metálico más denso, como tiene la Tierra, puesto que, si se hubiesen formado a partir de las mismas materias primas, los resultados debían ser idénticos.

La controversia del posible origen de la Luna no se resolvió hasta 1994, doce años después de la llegada del hombre a su superficie. Como resultado de la datación isotópica de las muestras lunares se llegó a la conclusión de que la Luna se había formado al mismo tiempo que la Tierra hace 4.500 millones de años, y que la actividad volcánica había cesado hace unos 2.000 millones de años.

Según la teoría aceptada recientemente, la Luna se habría formado como consecuencia de un gran impacto. Una masa externa a la Tierra, de tamaño similar a Marte habría chocado oblicuamente con su superficie, poniendo en órbita numerosos fragmentos de la corteza de la Tierra que se habrían agrupado para formar la Luna. Como resultado del choque un 70% de los materiales expelidos lo habrían hecho a altas temperaturas, por encima del punto de fusión. De esta manera, al agruparse en órbita, la Luna habría sido un océano de magma. Posteriormente la Luna sufririó un periodo de frecuentes impactos de meteoritos que dieron lugar a esos cráteres tan característicos (aunque bastante comunes en otros objetos de sistema Solar).

Esta teoría fue formulada en 1975. Se apoya en un hecho bastante normal durante la formación del universo, como es la colisión de planetas, y justifica, por una parte, que al estar la Luna formada por masa arracada de la Tierra tenga una composición semejante en su superficie; y por otra parte, que al estar formada por masa del manto más ligero, en la Luna no se ha formado el núcleo metálico más pesado. Además, el enorme calor producido en la colisión habría evaporado todo el agua Lunar.

Composición de la Luna

La composición de la Luna guarda bastantes similitudes con la Tierra, aunque sus diferencias son grandes. Como consecuencia de su falta de atmósfera, los elementos volátiles prácticamente han desaparecido. No solamente carece de agua libre, sino también de minerales que la incorporen a su composición. No obstante, se supone que podría haber rastros de agua en los polos donde las temperaturas son muy bajas durante todo el tiempo. Este agua procedería de las aportaciones de algunos meteoritos, y de las colas de los cometas que interceptase la Luna.

Elementos comunes en la Tierra, como el sodio y el potasio, son mucho más raros en la Luna, al igual que muchas sustancias con bajo punto de fusión. En lo que se conoce como mares lunares, la superficie de color oscuro está recubierta de una capa de varios kilómetros de profundidad de grava, con materiales de estructura cristalina inexistentes en la Tierra, resultado de los impactos explosivos de los meteoritos.

Se ha estimado que la edad de la Luna se aproxima a los 4.600A106 años, similar a la de la Tierra y a la del resto del Sistema Solar.

Tras la enorme colisión y la posterior agrupación de los fragmentos que dieron lugar a la formación de la Luna y el advenimiento de la etapa del océano de magma, sobrevino un periodo en el que se produjeron numerosos cráteres de impacto (proceso que todavía sigue afectando a muchos planetas). Se han diferenciado dos periodos de especial agrupamiento de bombardeo de la Luna. El primero, inmediatamente después de la cristalización del océano de magma (hace 4.400 años), y el segundo hace 3.900 años. Por lo tanto, las rocas que conforman los actuales mares estarían compuestas por rocas similares a los basaltos terrestres.

Las cordilleras de color más claro contienen elementos más ligeros, como el aluminio, que se han diferenciado por densidad. Están formadas por feldespato, basalto con más aluminio, y anortosita, una roca profunda cuyo componente principal es la plagioclasa; otros elementos secundarios son el piroxeno, el olivino, la cromita y la magnetita. Tiene grano homogéneo de medio a grueso, que se origina en la diferenciación de magmas básicos. Entre las rocas lunares se incluyen, además, algunos vidrios, brechas (aglomerados de rocas cementadas entre si por calor y/o presión).

La existencia de débiles campos magnéticos y algunas rocas magnetizadas (aunque débilmente) hace suponer que la Luna pudo tener en algún momento un campo magnético más fuerte.

Exploración de la Luna

La posibilidad de explorar la Luna estuvo en la imaginación del hombre desde la Antigüedad. Como se suponía que el aire que respiramos se extendía por el universo, no faltó quien imaginase que volando con algún ingenio, a la manera de Ícaro, algún día se pudiese alcanzar la Luna.

La cara visible de la Luna fue objeto de la atención de los astrónomos desde los tiempos de Galileo, y durante los siglos XIX y XX, con potentes telescopios y técnicas fotográficas, se hizo una abundante cartografía de su superficie. Las observaciones visuales convencieron a los científicos de la inviabilidad de vida sobre la Luna.

La sonda rusa Lunik I, lanzada el 2 de enero de 1959, fue el primer ingenio del hombre en aproximarse a la Luna. El 12 de septiembre la Lunik II consiguió posarse en su superficie. Fue la primera vez que un objeto fabricado por el hombre se posaba en la superficie de otro mundo. Las primeras imágenes de la cara oculta fueron enviadas a la Tierra por la nave rusa Lunik III en octubre de 1959, y mostraron el gran parecido de ambas caras, con similar abundancia en cráteres y montañas, pero con escasos mares en la oculta.

En 1964 los norteamericanos enviaron, sucesivamente, las sondas Ranger VII, VIII, y IX, y los Orbiter I y II en 1965.

El 3 de febrero de 1966, la sonda Luna IX realizó el primer aterrizaje suave en la superficie lunar, enviando a la Tierra imágenes tomadas a nivel de la superficie. El 3 de abril de ese mismo año, la sonda soviética Luna X permaneció durante tres horas en órbita alrededor de la Luna. Durante este tiempo midió la radiactividad lunar, de lo cual se dedujo que la superficie del satélite tenia una composición similar al basalto que se encuentra en las profundidades oceánicas terrestres. En septiembre de 1967, la sonda norteamericana Surveyor V, manejada por control remoto, consiguió analizar la superficie lunar confirmando su naturaleza basáltica, además de detectar que en la superficie lunar abundaban partículas metálicas de hierro probablemente de origen meteórico.

A partir de 1966, una serie de sondas orbitales norteamericanas fotografiaron detalladamente la mayor parte de la superficie lunar, incluyendo la cara oculta y enviando miles de fotografías a la Tierra, lo cual permitió construir precisos mapas lunares.

El programa Apolo, diseñado para alcanzar la Luna en vuelo tripulado, alcanzó su éxito con el Apolo XI, nave tripulada por los astronautas Neil Armstrong y Edwin Aldrin, que alcanzó su objetivo el 20 de julio de 1969. Posteriormente los Apolo XII, XIV, XV, XVI y XVII alcanzaron también la superficie lunar, y regresaron con éxito a la Tierra.

Los astronautas del programa Apolo colocaron numerosos instrumentos en la superficie lunar para medir las temperaturas, la presión del gas, el flujo de calor y la radiación en dicha superficie, información que es enviada a la Tierra por radio. Además, recogieron 384 kilogramos de rocas lunares y realizaron miles de fotografías de su superficie.

En el Apolo XVII, por primera vez, se incluyó a un científico, el geólogo H. H. Schmitt, quien, empleando un vehículo especialmente diseñado para moverse por la superficie lunar, realizó una excursión de 35 kilómetros explorando el valle Taurus-Litrrow.

Los rusos, aunque no alcanzaron la Luna, han enviado varios vehículos, dirigidos por control remoto, que han permanecido activos durante meses enviando toda clase de datos.

El 25 de enero de 1994, EEUU envió a la Luna la nave Clementine (1,2 x 1,8 metros y 259 kg de peso), que durante 71 días estuvo explorando la superficie lunar, donde realizó más de dos millones de fotografías utilizando sensores ultrasensibles diseñados para la Guerra de las Galaxias. La nave abandonó la órbita lunar el 2 de mayo rumbo a la Tierra, pero poco después se perdió por una fallo técnico. El análisis cuidadoso de los datos obtenidos permitió al Departamento de Defensa americano anunciar que, con toda probabilidad, en el polo sur de la Luna y, concretamente, en el fondo del cráter Aitkin, que con 2.400 Km de diámetro está considerado como el más extenso y profundo del Sistema Solar, se encuentra un lago de hielo que ocupa un 1% de la superficie y varios metros de espesor. Esta agua, que podría proceder de los impactos con meteoritos, posibilitaría el establecimiento de estaciones permanentes y habitadas en la Luna.

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