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ASTRONOMÍA. Los campos magnéticos en la luna son el remanente de un antiguo núcleo activo de hierro fundido

 


Actualmente, la luna no tiene un campo magnético interno como se puede observar en la Tierra. Sin embargo, hay regiones localizadas en su superficie de hasta varios cientos de kilómetros de tamaño donde prevalece un campo magnético muy fuerte. Esto se ha demostrado mediante mediciones en rocas de las misiones Apolo. Desde entonces, la investigación se ha desconcertado sobre el origen de estos puntos magnéticos. Una teoría es que son, de alguna manera, restos de un antiguo campo magnético central. Posiblemente similar a lo que todavía se puede observar en la Tierra hoy, donde el núcleo se compone de hierro fundido y sólido y su rotación genera el campo magnético terrestre. Por qué el campo interior de la Luna se ha extinguido en algún momento sigue siendo un tema de investigación.

Otra teoría largamente discutida sobre los puntos magnéticos locales de la luna sugiere que son el resultado de procesos de magnetización causados ​​por impactos de cuerpos masivos en la superficie lunar. Un estudio publicado recientemente en la revista Science Advances ahora muestra que la Luna debe haber tenido una dínamo interna en el pasado. Los investigadores llegaron a su conclusión refutando esta segunda teoría con la ayuda de complejas simulaciones por computadora. Es el resultado de una gran cooperación internacional entre MIT, GFZ-Potsdam, UCLA, la Universidad de Potsdam, la Universidad de Michigan y la Universidad Curtin de Australia.

El campo magnético es una cosa nebulosa que impregna el espacio, como un campo de fuerza invisible. Hemos demostrado que la dínamo que produjo el campo magnético de la luna murió en algún lugar hace entre 1.500 y 1.000 millones de años, y parece haber sido impulsada de una manera similar a la de la Tierra

La segunda tesis fue apoyada, entre otras cosas, por el hecho de que se encontraron puntos magnéticos grandes y fuertes en el otro lado de la luna, exactamente opuestos a los grandes cráteres lunares. Se asumió que su origen era el siguiente: debido a que la Luna, a diferencia de la Tierra, no tiene una atmósfera que la proteja de los meteoritos y asteroides, estos cuerpos masivos pueden golpearla con toda su fuerza y ​​pulverizar e ionizar el material en su superficie. Una nube de partículas cargadas, también llamada plasma, creada de esta forma fluye alrededor de la Luna, comprime el viento solar magnético presente en el espacio y fortalece así su campo magnético. Al mismo tiempo, el viento solar induce un campo magnético en la propia luna. En la superficie opuesta al impacto, todos estos campos se amplifican y crean el magnetismo observado en la roca de la corteza.


Representación del extinto campo magnético de la Luna (MIT)


Si bien se han sugerido múltiples teorías, estos nuevos hallazgos son consistentes con la teoría de que la cristalización del núcleo es responsable. Básicamente, esta teoría establece que el núcleo interno de la Luna cristalizó con el tiempo, ralentizando el flujo de fluido cargado eléctricamente y deteniendo la dínamo.

Los investigadores  sugieren que antes de esto, la precesión pudo haber sido responsable de impulsar una dínamo mucho más fuerte (pero de corta duración) que habría producido el fuerte campo magnético. Esto es consistente con el hecho de que hace 4 mil millones de años, se cree que la Luna orbitó mucho más cerca de la Tierra. Esto habría provocado que la gravedad de la Tierra tuviera un efecto mucho mayor en la Luna, provocando que su manto se tambaleara y provocara la actividad en el núcleo.

A medida que la Luna se alejaba lentamente de la Tierra, el efecto de la precesión disminuía y la dínamo que producía el campo magnético se debilitaba. Hace unos 2.500 millones de años, la cristalización se convirtió en el mecanismo dominante por el cual la dínamo lunar continuó, produciendo un campo magnético más débil que persistió hasta que el núcleo exterior finalmente cristalizó hace mil millones de años.

Utilizando los ejemplos de algunos cráteres lunares conocidos como el que consideramos su "ojo derecho", los investigadores ahora han simulado el impacto, incluida la formación de plasma, la propagación del plasma alrededor de la luna y el curso del campo inducido en el interior de la luna. Utilizando software que se desarrolló originalmente para aplicaciones de física espacial y meteorología espacial, simularon escenarios de impacto muy diferentes. De esta manera, los científicos pudieron demostrar que la amplificación de los campos magnéticos debido a las colisiones y el material expulsado por sí sola no fue suficiente para generar las grandes intensidades de campo como se estimaron y midieron originalmente en la luna: el campo magnético resultante es mil veces mayor. más débil de lo necesario para explicar las observaciones. 


Las mediciones de rocas lunares han demostrado que la luna antigua generó un campo magnético en su núcleo metálico líquido (capa roja más interna). Crédito: Hernán Cañellas / Benjamin Weiss


Sin embargo, esto no significa que estos efectos no existan; son solo comparativamente débiles. En particular, las simulaciones mostraron que la amplificación del campo por la nube de plasma en la parte posterior del impacto es más probable que ocurra por encima de la corteza, y que el campo magnético dentro de la luna pierde gran parte de su energía por disipación debido a la turbulencia en el manto y corteza.

Cómo exactamente se formaron los puntos magnéticos todavía requiere más investigación. Pero ahora está claro que en algún momento un campo magnético interno de la Luna tuvo que estar presente para que esto suceda. 

Estudios como este también podrían ayudar a resolver el misterio de por qué planetas como Venus y Marte perdieron sus campos magnéticos (contribuyendo al cambio climático cataclísmico) y cómo la Tierra podría perder el suyo algún día. Teniendo en cuenta su importancia para la habitabilidad, una mayor comprensión de las dínamos y los campos magnéticos también podría ayudar en la búsqueda de exoplanetas habitables.

Fuentes: 

Rona Oran, Benjamin P. Weiss, Yuri Shprits, Katarina Miljković, Gábor Tóth. Was the moon magnetized by impact plasmas? Science Advances, 2020; 6 (40): eabb1475 DOI: 10.1126/sciadv.abb1475

Scientists pin down timing of lunar dynamo’s demise.  https://news.mit.edu/2019/when-lunar-dynamo-ended-0101


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