Con el creciente interés por la exploración lunar, un astrobiólogo analiza lo que el satélite natural de la Tierra puede ofrecer a la comunidad científica.
La Luna todavía tiene mucho que revelarnos sobre el origen y la evolución del sistema solar, y también tiene valor científico como plataforma para la astronomía observacional, explica.
Además, posee recursos potenciales, como el hielo de agua en los polos lunares, que puede extraerse y transformarse en propulsor de hidrógeno y oxígeno para cohetes.
Sin embargo, la actividad humana en la cara oculta de la Luna podría obstaculizar la investigación astronómica, advierte.
Por ello, es fundamental proteger los emplazamientos lunares de valor único para la astronomía en esta nueva era de la exploración lunar.
La exploración lunar vive un renacimiento. Decenas de misiones, organizadas por múltiples agencias espaciales y, cada vez más, por empresas comerciales, tienen previsto visitar la Luna antes de que termine esta década. La mayoría de ellas emplearán pequeñas naves robóticas, pero el ambicioso programa Artemis de la NASA, pretende devolver a los seres humanos a la superficie lunar a mediados de la década.
Hay diversas razones para toda esta actividad, entre ellas el posicionamiento geopolítico y la búsqueda de recursos lunares, como el hielo de agua en los polos lunares, que puede extraerse y transformarse en propulsor de hidrógeno y oxígeno para cohetes. No obstante, la ciencia también será, sin duda, una gran beneficiada.
La Luna todavía tiene mucho que revelarnos sobre el origen y la evolución del sistema solar. También tiene valor científico como plataforma para la astronomía observacional.
El posible papel de este satélite natural de la Tierra en la astronomía se analizó en una reunión de la Royal Society celebrada a principios de este año. La propia reunión se impulsó, en parte, por el mayor acceso a la superficie lunar que ahora se vislumbra.
Ventajas de la cara oculta
Se beneficiarían varios tipos de astronomía. El más evidente es la radioastronomía, que puede realizarse desde el lado de la Luna que siempre está orientado hacia el lado opuesto a la Tierra: la cara oculta.
La cara oculta de la Luna está permanentemente protegida de las señales de radio generadas por los seres humanos en la Tierra. Durante la noche lunar, también está protegida del Sol. Estas características hacen que sea probablemente la ubicación más «silenciosa en radio» de todo el sistema solar, ya que ningún otro planeta o luna tiene un lado que esté permanentemente orientado en sentido opuesto a la Tierra. Por ello, es idónea para la radioastronomía.
Las ondas de radio son una forma de energía electromagnética, al igual que, por ejemplo, las ondas infrarrojas, ultravioletas y de luz visible. Se definen por tener distintas longitudes de onda en el espectro electromagnético.
Las ondas de radio con longitudes de onda superiores a unos 15 m son bloqueadas por la ionosfera. Sin embargo, las ondas de radio con estas longitudes de onda llegan a la superficie lunar sin obstáculos. Para la astronomía, esta es la última región inexplorada del espectro electromagnético, y se estudia mejor desde la cara oculta de la Luna.
Las observaciones del cosmos en estas longitudes de onda forman parte de la «radioastronomía de baja frecuencia». Estas longitudes de onda son únicas para sondear la estructura del universo primitivo, especialmente la «edad oscura» cósmica, una era anterior a la formación de las primeras galaxias.
En aquella época, la mayor parte de la materia del universo, excluida la misteriosa materia oscura, se encontraba en forma de átomos de hidrógeno neutros. Estos emiten y absorben radiación con una longitud de onda característica de 21 cm. Los radioastrónomos llevan utilizando esta propiedad para estudiar nubes de hidrógeno en nuestra propia galaxia, la Vía Láctea, desde la década de 1950.
Como el universo se expande constantemente, la señal de 21 cm generada por el hidrógeno en el universo primitivo se ha desplazado hacia longitudes de onda mucho más largas. Como resultado, el hidrógeno de la «edad oscura» cósmica nos aparecerá con longitudes de onda superiores a 10 m. La cara oculta de la Luna podría ser el único lugar donde podamos estudiarlo.
El astrónomo Jack Burns ofreció un buen resumen del contexto científico pertinente en la reciente reunión de la Royal Society, calificando la cara oculta de la Luna como una «plataforma prístina y silenciosa para realizar observaciones de baja frecuencia de radio de la «edad oscura» del universo primitivo, así como del clima espacial y las magnetosferas asociadas a los exoplanetas habitables».
Señales de otras estrellas
Como afirma Burns, otra posible aplicación de la radioastronomía desde la cara oculta es tratar de detectar ondas de radio procedentes de partículas cargadas atrapadas por campos magnéticos, las magnetosferas de planetas que orbitan otras estrellas.
Esto ayudaría a evaluar lo capaces que son estos exoplanetas de albergar vida. Las ondas de radio procedentes de las magnetosferas de exoplanetas tendrían probablemente longitudes de onda superiores a 100 m, por lo que requerirían un entorno silencioso en radio en el espacio. De nuevo, la cara oculta de la Luna será la mejor ubicación.
Un argumento similar puede aplicarse a los intentos de detectar señales de extraterrestres inteligentes. Además, al abrir una parte inexplorada del espectro de radio, también existe la posibilidad de realizar descubrimientos fortuitos de nuevos fenómenos.
Deberíamos obtener una indicación del potencial de estas observaciones cuando la misión LuSEE-Night de la NASA aterrice en la cara oculta de la Luna en 2025 o 2026.
Profundidad de los cráteres
La Luna también ofrece oportunidades para otros tipos de astronomía. Los astrónomos tienen mucha experiencia con telescopios ópticos e infrarrojos que operan en el espacio libre, como el telescopio Hubble y el JWST. Sin embargo, la estabilidad de la superficie lunar podría ofrecer ventajas para este tipo de instrumentos.
Además, hay cráteres en los polos lunares que no reciben luz solar. Los telescopios que observan el universo en longitudes de onda infrarrojas son muy sensibles al calor y, por ello, deben funcionar a bajas temperaturas. El JWST, por ejemplo, necesita un enorme parasol para protegerse de los rayos del Sol. En la Luna, el borde natural de un cráter podría proporcionar gratuitamente esta protección.
La baja gravedad lunar también podría permitir la construcción de telescopios mucho más grandes de lo que es viable para los satélites en vuelo libre. Estas consideraciones han llevado al astrónomo Jean-Pierre Maillard a sugerir que la Luna podría ser el futuro de la astronomía infrarroja.
El entorno frío y estable de los cráteres permanentemente sombreados también podría ofrecer ventajas para la próxima generación de instrumentos destinados a detectar ondas gravitacionales, las «ondulaciones» del espacio-tiempo causadas por procesos como la explosión de estrellas y la colisión de agujeros negros.
Además, durante miles de millones de años, la Luna ha sido bombardeada por partículas cargadas procedentes del Sol, el viento solar, y por rayos cósmicos galácticos. La superficie lunar podría contener un registro rico de estos procesos. Estudiarlos podría aportar conocimientos sobre la evolución tanto del Sol como de la Vía Láctea.
Por todas estas razones, la astronomía puede beneficiarse del actual renacimiento de la exploración lunar. En particular, es probable que la astronomía se beneficie de la infraestructura que se desarrolle en la Luna a medida que avance la exploración lunar. Esto incluirá tanto la infraestructura de transporte (cohetes, módulos de aterrizaje y otros vehículos) para acceder a la superficie, como seres humanos y robots in situ que construyan y mantengan los instrumentos astronómicos.
Pero aquí también existe una tensión: las actividades humanas en la cara oculta de la Luna pueden generar interferencias de radio no deseadas, y los planes para extraer hielo de agua de los cráteres sombreados podrían dificultar que esos mismos cráteres se utilicen para la astronomía. Como mis colegas y yo argumentamos recientemente en, debemos garantizar que los emplazamientos lunares de valor único para la astronomía estén protegidos en esta nueva era de la exploración lunar.
