Explosiones sobre la Luna

Noviembre 30, 2001: Vívidas, coloridas estelas de luz. Un destello fantasmagórico. Extraños crujidos y rastros entrelazados de humo. Agregue a esto una taza de chocolate caliente, y tendrá todos los ingredientes para una encantadora tormenta de meteoros... sobre la Tierra.

Las recientes Leónidas fueron un buen ejemplo. El 18 de noviembre nuestro planeta se sumergió en una nube de desechos cósmicos esparcidos por el cometa Tempel-Tuttle. Los observadores del firmamento vieron miles de meteoros -- cada estela de luz era un pequeño grano de polvo cometario desintegrándose en la atmósfera

Derecha: Un brillante meteoro de las Leónidas captado por Dennis Mammana el 18 de noviembre del 2001.[Más información]

A un cuarto de millón de millas de aquí, otra tormenta de meteoros Leónidas estaba ocurriendo. Pero la receta era diferente: cegadores destellos de luz. Guijarros volantes y roca derretida. Cráteres siseantes. ¡Y ciertamente nada de chocolate caliente! Eso es lo que fueron las Leónidas... en la Luna.

"Así como la Tierra, la luna pasó también a través del campo de desechos cósmicos del Tempel-Tuttle, el pasado 18 de noviembre", dice Bill Cooke, del Centro Marshall para Vuelos Espaciales (Marshall Spacce Flight Center) de la NASA. Pero a diferencia de la Tierra, la Luna no tiene una atmósfera donde los meteoroides se puedan desintegrar sin causar daño". En vez de ello, las Leónidas lunares golpean contra el suelo y explotan.

David Palmer, un astrofísico del Laboratorio Nacional de Los Álamos (Los Alamos National Laboratory), observo justamente una explosión de este tipo desde su patio trasero en White Rock, Nuevo México. Las Leónidas del 2001 habían ya comenzado hacía un buen rato cuando Palmer apuntó  su telescopio Celestron de 5 pulgadas y una cámara de video para luz baja hacia la faz de la Luna creciente. "Era ya el crepúsculo", dice Palmer. "Aún así, el destello fué lo suficientemente intenso como para poder detectarlo". Él había detectado un meteoro Leónidas estrellándose cerca de Sinus Media -- una planicie de lava sobre el ecuador lunar. 

Abajo: Una animación en video de 4 cuadros del meteoro Leónidas lunar filmado por David Palmer a las 00:18:58 UT el 19 de noviembre del 2001. [Más información]

Lejos de Nuevo México, un grupo de observadores en la costa Este de los Estados Unidos lo vieron también. Usando telescopios de 8 pulgadas equipados con cámaras de video, David Dunham en Maryland y Tony Cook en Virginia grabaron el destello independientemente -- una doble confirmación.  "Estimamos que fué al menos tan brillante como una estrella de magnitud 4", dice Dunham, director de la Asociación Internacional de Cronometraje de Ocultaciones.

Esto marca el segundo año en que Dunham y Palmer observan Leónidas lunares. Ellos, junto son otros observadores, grabaron en video seis impactos de meteoroides sobre la Luna durante la tormenta de meteoros Leónidas de 1999. La intensidad luminosa de estos destellos varió entre  la 7a. y la 3a. magnitud. 

"En verdad, sabemos desde hace muchos años que las Leónidas  golpean sobre la Luna", anota Cooke. "Entre 1970 y 1977, las estaciones sismológicas del proyecto Apolo detectaron impactos durante las Leónidas y durante varias otras tormentas anuales de meteoros. Lo que es novedoso es que desde 1999 somos ya capaces de ver las explosiones desde la Tierra".

Izquierda : Al menos seis Leónidas golpearon la superficie de la Luna en 1999, causando explosiones lo suficientemente brillantes como para ser vistas desde la Tierra. [ Más información]

Los primeros informes de Leónidas lunares brillantes dos años atrás, intrigaron a muchos científicos. Sus cálculos indicaban que un meteoro Leónidas que golpease contra la Luna necesitaría tener una masa de cientos de kilogramos como para producir una explosión visible a través de telescopios de aficionados. Aún así, había poca evidencia de que existieran fragmentos tan grandes en  la trayectoria de desechos de las Leónidas. Meteoroides de cien kilogramos golpeando contra la atmósfera terrestre hubieran producido impresionantes bólidos (bolas de fuego), más brillantes que cualquiera que hubieran visto antes los observadores de los cielos. Más aún, las estaciones sismológicas lunares que han estado operando por años, no han detectado nada más grande que unos 50 kilogramos.

Para resolver el misterio, Jay Melosh, un científico planetario del Laboratorio Lunar y Planetario de la Universidad de Arizona (University of Arizona's Lunar and Planetary Lab), y experto en cráteres planetarios generados por impactos, formo un equipo junto con Ivan Nemtchinov, un físico ruso especialista en simular explosiones nucleares por computadora.

Abajo : Una explosión termonuclear sobre el Atolón de Enewetak, en las Islas Marshall, en el año 1952. Tales explosiones son más poderosas que los meteoroides que golpean sobre la Luna -- sin embargo, los programas de computadora que se escribieron para simular detonaciones nucleares fueron necesarios para revelar la física de las Leónidas lunares. 

Nuestra experiencia con las bombas nos fue muy útil para resolver este problema, dice Melosh: "Los impactos de meteoroides Leónidas no son tan potentes como el de una cabeza nuclear, pero son poderosos. Los meteoroides golpean la superficie de la Luna viajando a una velocidad de 72 km/s o 160,000 mph -- lo cual es alrededor de 100 veces más rápido que una bala de rifle. De hecho, la energía por unidad de masa en un impacto Leónidas es 10,000 veces más grande que una explosión de dinamita".

Usando programas de computadora para estudiar detonaciones de bombas, Melosh y Nemtchinov descubrieron que los meteoros Leónidas no necesitan ser tan masivos para producir destellos tan brillantes como los detectados por Dunham y Palmer. Meteoros con masas de 1 a 10 kg podrían lograrlo.

"Esto ya suena más razonable", dice Cooke. "Ocasionalmente, vemos fragmentos de un kilogramo quemándose en la atmósfera de la Tierra. Este tipo de meteoros se ven como bolas de fuego muy brillantes que se desintegran completamente antes de chocar con el suelo". Sobre la Luna, desde luego, no hay nada que les impida alcanzar la superficie.

De acuerdo con Melosh, esto es lo que sucede cuando la Luna y un meteoro Leónida de 10 kg. colisionan:

Una gran parte del suelo dentro de un radio de unos cuantos metros alrededor del punto de impacto sería vaporizado, y una nube de roca derretida escaparía de un cráter que se expande. "Al principio la nube sería opaca y muy caliente, entre 50,000 K y 100,000 K", explica Melosh. "Pero la temperatura decaería rápidamente. Milisegundos después del estallido inicial, la nube se expandiría hasta llegar a unos cuantos metros de diámetro y se enfriaría hasta los 13,000 K. Ese es el momento crítico", dice, "cuando el vapor se vuelve ópticamente delgado (transparente); entonces, todos los fotones escapan rápidamente y podemos ver un destello de luz desde la Tierra".

Un astronauta que se encontrase observando el evento sobre la Luna, tal vez a unos cien metros del impacto, sería cegado momentáneamente por la explosión, brillante como un sol. No habría ningún ruido ensordecedor, sin embargo, y los que estuvieran ahí presentes no serían derribados. "No hay aire en la Luna como para transportar ondas sonoras", explica Mellosh. "Aún así, usted podría terminar extrayendo algunos fastidiosos pedacitos de roca derretida de su traje espacial".

Izquierda : El Experimento de Análisis Sísmico Lunar del Apolo 17, fué una de las varias estaciones sísmicas con base en la Luna que detectaron impactos de meteoroides entre 1970 y 1977.

Afortunadamente para los futuros colonizadores de la Luna, hay muy pocas posibilidades de ser golpeado por un meteorito. Explica Cooke: "Durante una intensa tormenta de meteoros Leónidas como la que experimento nuestro planeta en 1966, el flujo lunar de meteoroides de tamaño superior a 10^-5 gramos, sería de 1 por kilómetro cuadrado por hora. Incluso suponiendo que tenemos astronautas fornidos o pesados, con una sección recta (superficie neta de impacto) de 0.5 metros cuadrados, entonces la posibilidad de ser golpeado por un meteoro Leónidas de 10^-5 gramos es apenas de 0.00025 (dos y media milésimas de un uno por ciento)". Partículas pequeñas como esa llevan consigo energía suficiente como para agujerear un traje espacial, pero el astronauta que se encuentre dentro del traje permanecería casi intacto, dice Cooke. "La probabilidad de ser golpeado por algo que lo vaporizaría a uno completamente -- como por ejemplo un fragmento de 10 kilogramos -- es mil millones de veces menor".

Asi que... las tomentas lunares de meteoros Leónidas no son, después de todo, tan espantosas como suenan. Los futuros habitantes de la Luna podrían incluso desarrollar un nuevo modo de ocupar su tiempo libre: observación de suelos. "Pude ver unas cien volutas de polvo lunar por hora", posiblemente comentarían después de una buena lluvia de Leónidas. "Y, ahh, esa bola de fuego... ¡qué explosión!"

Nota del Editor:: Después de la publicación de este artículo, un segundo destello lunar fué confirmado durante la tormenta de las Leónidas del 2001. Cintas de video grabadas por Roger Venable, del este de Georgia (E.U.) y Tony Cook de Virginia, revelan la ocurrencia de una Leónida lunar el 18 de noviembre del 2001, a las 23:19:16 UT cerca de la región de Tranquilitatis.

Más información sobre las Leónidas Lunares....

¿Qué tan eficientes con las explosiones lunares de meteoros Leónidas? "Alrededor de un 0.1% de la energía cinética en un impacto lunar de un meteoro Leónidas es convertida en luz visible", dice Melosh. Es una fracción pequeña, pero suficiente como para generar una brillante explosión. ¿Cuál es la mejor longitud de onda para detectar Leónidas lunares? "Hasta ahora hemos visto a las Leónidas lunares como destellos de luz visible, pero las longitudes de onda infrarrojas alrededor de 10 micrones serían incluso mejores", dice Melosh. El destello visible de una Leónida lunar viene y se va en unos cuantos milisegundos, pero la brillante radiación infrarroja persiste por minutos, como resultado del lento enfriamiento del cráter formado por la explosión. ¿Qué tan grande es el cráter de una Leónida lunar? De acuerdo con simulaciones por computadora hechas por Melosh y Nemtchinov, la explosión de un meteoroide Leónidas de 10 kilogramos dejaría tras de sí un cráter de 4.5 metros de ancho sobre la superficie de la Luna. ¿Podría un meteoroide Leónidas de 10 kg abrir un cráter sobre la Tierra? No, dice Donald Yeomans, gerente del Programa de Objetos Cercanos a la Tierra (Near-Earth Object Program) de la NASA en el Laboratorio de Propulsión a Chorro (Jet Propulsion Laboratory ó JPL). "Una partícula de 10 kg. que entrara en la atmósfera de la Tierra causaría la generación de una bola de fuego que sería difícil que pasara desapercibida. Sin embargo, se desintegraría totalmente a gran altura en la atmósfera de la Tierra sin ni siquiera acercarse a la superficie terrestre. Las Leónidas viajan a una velocidad de 71 km/s (los más rápidos) y se desintegrarían aún en el muy remoto caso de que estuvieran totalmente compuestos de hierro sólido". ¿Porqué brillan las Leónidas lunares? Cuando un meteoro Leónidas choca contra la Luna, evapora al suelo donde golpea. La roca derretida vaporizada, brilla simplemente porque está incandescente. ¿Para qué se estudian los impactos de meteoroides en la Luna? Parte I "Vaya afuera a su jardín y mire hacia arriba", dice Cooke. "Usted puede ver alrededor de 11,000 kilómetros cuadrados [de atmósfera terrestre]. Ahora mire hacia la Luna. Dependiendo de la fase en la que se encuentre la Luna, usted podría estar mirando a lo mucho unos 19 millones de kilómetros cuadrados de terreno oscuro". ¡La Luna es un gigantesco detector de meteoroides! Cooke cree que la observación sistemática de impactos de meteoroides en la Luna podría revelar nueva información sobre los fragmentos más grandes de las trayectorias de desechos cometarios. ¿Para qué se estudian los impactos de meteoroides en la Luna? Parte II Cuando los meteoroides chocan contra la Luna y explotan, evaporan un pedacito de la propia Luna. Estudiar estos vapores podría ser una manera de hacer "investigaciones lunares" a distancia. Un equipo de científicos de la Universidad de Texas y NASA intentaron algo similar en 1999 cuando estrellaron la nave espacial Lunar Prospector de la NASA sobre la Luna. Ellos estrellaron la sonda dentro de un cráter lunar en el polo sur de la Luna, esperando que el impacto vaporizara algo de agua o hielo ocultos y emitiera una nube detectable de vapor sobre el limbo lunar.

Enlaces a la Red

Confirmaciones y Candidatos de Destellos de Impactos de Leónidas Lunares del 2001 -- por David Palmer, un astrofísico del Laboratorio Nacional de Los Álamos (Los Alamos National Laboratory). Derecha: Esta video-imagen fija de la Luna grabada por David Palmer durante la tormenta de meteoros de las Leónidas del 2001 revela una pequeña zona de terreno lunar iluminada por una Leónida en explosión. Fases de la Luna -- La fase lunar era casi Nueva el 18 de noviembre del 2001, de modo que había una gran cantidad de espacio para buscar Leónidas lunares -- pero no mucho tiempo para observar. La Luna creciente se escondió tras el horizonte menos de dos horas después de la puesta del Sol. Observaciones de Leónidas Lunares en el año 2001 -- un resumen de datos de impactos de Leónidas que hasta ahora han sido recibidas por la Asociación Internacional de Cronometraje de Ocultaciones (International Occultation Timing Association). Búsqueda de Impactos de Meteoritos de la Asociación de Observadores Lunares y Planetarios -- Organizada por Brian Cudnik, quien descubrió la primer Leónida lunar confirmada en 1999. Circular 7320 de la IAU: Meteoros Leónidas Lunares -- (SpaceWeather.com) un resumen de 5 destellos de Leónidas lunares de 1999. Detección de Impactos de Meteoroides desde una Nave Espacial Orbitando Alrededor de la Luna : Kosarev I.B., Nemtchinov I.V. Instituto de Dinámica de Geoesferas, Ciencia Lunar y Planetaria XXXII (2001). Leónidas Lunares del 2000 - (Ciencia@NASA) Los científicos buscan vapores expelidos de la Luna por impactos de meteoroides. Leónidas en la Luna durante el año 1999 -- (Science@NASA) Impactos de meteoritos Leónidas sobre la Luna podrían ser visibles desde la Tierra y proveer un medio para hacer investigaciones Lunares a larga distancia. ¿Una Leónida sobre la Luna? - (Science@NASA) El primer impacto registrado de un meteorito sobre la Luna fué capturado en video durante la tormenta de meteoros de las Leónidas de 1999. Hechizo de Luna - (APOD) Los cráteres producidos por antiguos impactos en la superficie sin aire de la Luna son conocidos desde hace mucho tiempo. Pero ahora los observadores han visto elusivos destellos ópticos en la superficie de la Luna -- posiblemente el resultado de impactos de meteoroides.