El misterio de los remolinos lunares

Esparcidos por la Luna hay extraños remolinos de colores claros parecidos a los que forma la crema en una taza de café. Parecen marcas rizadas de polvo lunar pálido, que se tuercen y giran a lo largo de docenas de kilómetros sobre la superficie selenita. Cada remolino es completamente plano y está protegido por un campo magnético. Los científicos aún no pueden explicarlos, pero una próxima misión lunar puede arrojar algo de luz.

Uno de los remolinos más destacados, Reiner Gamma (de alrededor de 60 kilómetros de largo), puede ser observado usando un simple telescopio de aficionado. Está cerca de la orilla oeste de Oceanus Procellarum (Océano de las Tormentas) y a primera vista parece un cráter extrañamente desorganizado, con un patrón blanco arremolinado similar a un paisley, aparentemente pintado. Un misterio que nadie sabe cómo ha llegado allí. 

Al carecer de definición de superficie, los remolinos no proyectan sombras, y eso ha desconcertado a los astrónomos durante mucho tiempo. Thomas Gwyn Elger escribió en 1895 que Reiner Gamma constaba de seis manchas blancas mal definidas de naturaleza dudosa. «Hay una gran marca blanca, que se asemeja a la forma de un arpa». Los selenógrafos del siglo XIX Wilhelm Beer y Johann Mädler pensaron que era una meseta. También el británico Edmund Neison.

Al poco tiempo, dos remolinos más fueron descubiertos en la cara oculta de la Luna. Estaban situados en puntos completamente opuestos a las cuencas de impacto de Mare Imbrium (Mar de las Lluvias) y Mare Orientale (Mar del Este) del lado cercano. Pareciera que los impactos en una de las caras de la Luna han creado los remolinos en la otra cara. Pero nadie es capaz de saber cómo.

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Los misterios se agravaron cuando en 1972 la NASA envió con Apolo 15 y Apolo 16 dos minisatélites al astro y los científicos descubrieron que la Luna estaba parcialmente magnetizada. Y, casualmente (o no), la mayor concentración de energía se asentaba en los remolinos. «Hace casi cuatro mil millones de años, nuestro satélite tenía un núcleo de hierro líquido y su campo magnético era global», recuerdan.

Algunos mapas tempranos identificaron erróneamente la característica como un cráter. La ciencia moderna, en cambio, sugiere un gran número de posibilidades, todas ligadas a la creación de un campo magnético fuerte y altamente local que evita que la superficie se erosione debido al viento solar. 

Esta idea ofrece una explicación coherente para la apariencia clara y cremosa de los remolinos. El polvo lunar estaría oscurecido por la larga exposición a dicho viento solar. Pero los remolinos serían claros porque han estado menos expuestos: sus campos magnéticos desvían el viento solar. Si es así, los remolinos lunares son simplemente una sombra de las fuerzas magnéticas que se arquean sobre ellos.

Pero hay un problema. Aunque dos de los remolinos están situados justo opuestos a las señales de impacto, uno no lo está: Reiner Gamma. El remolino prototipo no encaja en la teoría. «Es un misterio», reconocen. La NASA pronto estará de regreso en la Luna y quizá pueda resolver el enigma. «Son maravillosos laboratorios naturales entre la geociencia y la física del plasma espacial», opina David Blewett, del departamento de Física Aplicada de Johns Hopkins en Laurel, Maryland (EE UU). 

Blewett pasó años en 'defensa de esta maravilla científica', un esfuerzo que culminó en su selección por parte de la NASA para la misión de investigación Lunar Vertex ('Vertex' proviene del latín 'remolino'). Con la contribución de Francia, Suecia y Canadensys (una compañía aeroespacial de Toronto, Canadá), está construyendo el microscopio multiespectral del rover del módulo. Esta misión está programada para aterrizar en 2024 donde nadie más ha llegado antes: justo en medio de Reiner Gamma. 

Tanto la nave de aterrizaje como el vehículo tomarán medidas magnéticas y espectrales para determinar el origen de los remolinos, ya sea que se hayan formado cuando los restos del cometa golpearon la superficie o la atravesaron o que su origen sea otro proceso. Lunar Vertex tendrá solo un día lunar para resolver el rompecabezas. La energía solar no sobrevivirá a la gélida noche en la Luna.

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Y es que para el científico, su origen apunta a tres hipótesis principales: dos postulan a la amplificación externa de los campos magnéticos durante los impactos en la Luna, ya sea del gas y el polvo de la cola de un cometa o de la nube de vapor y plasma generada por un gran cráter de impacto del tamaño de una cuenca. 

Impactos tan grandes arrojan material, llamado eyección que, en la baja gravedad de la Luna, puede viajar grandes distancias y converger en el punto antípoda del impacto, en el lado opuesto de la Luna. Durante su viaje, el material se magnetiza a través de «medios complicados», explica Blewett.

Peter Schultz y Leonard Srnka ya propusieron en un artículo de Nature publicado en 1980 que un cometa de entre 200 y 500 metros de diámetro, y posiblemente formado por dos fragmentos de núcleo, golpeó nuestro satélite, creando Reiner Gamma. Incluso encontraron sitios de impacto candidatos: Goddard A y el borde del cráter O 'Day. 

Goddard y sus cráteres satélites se encuentran en el extremo oriental de la Luna en Mare Marginis, mientras que O'Day está en el lado opuesto. Pero si los cometas son responsables de este y otros remolinos, ¿por qué no hay más? 

Después de todo, como escribe el investigador y autor lunar Charles Wood, «varios estudios han demostrado que los impactos de los cometas deberían ser tan comunes como los de los asteroides». Además, un estudio no pudo mostrar evidencia espectral en Reiner Gamma de materiales generalmente asociados con cometas.

Una sugerencia de Lon Hood en el Laboratorio Lunar y Planetario de la Universidad de Arizona (EE UU) es que Reiner Gamma puede haberse formado a partir de eyecciones del cráter Cavalerius. Pero también podría ser una consecuencia del enorme impacto de Mare Imbrium hace casi 4 mil millones de años, una idea que Hood apoya. 

Da la casualidad de que las brechas de impacto de Apolo son las muestras lunares más magnéticas, lo que demuestra que los impactos pueden inducir magnetismo

Haciendo referencia a un artículo de 2019 del que fue coautor en Journal of Geophysical Research: Planets, Hood sospecha que la mayoría de las anomalías magnéticas lunares fueron causadas por eyecciones ricas en hierro producidas por el impactador que creó la cuenca. 

Por ejemplo, «la cuenca Imbrium es la cuenca grande más joven en el lado cercano de la Luna y muchas de las anomalías magnéticas (incluida Reiner Gamma) están alineadas radialmente a esta cuenca». Entonces, en lugar de invocar un impacto antípoda, su argumento es que la eyección, ahora enterrada, depositada por la explosión de Imbrium es la causa de las misteriosas marcas blancas.

Hood también dice que «la eyección enriquecida con hierro de Imbrium convergió en el lado lejano lunar en la antípoda para producir el grupo más grande de anomalías fuertes. Se encuentran concentraciones similares frente a otras cuencas lunares jóvenes».

Las piezas de eyección habrían sido tan grandes que se habrían enfriado lentamente, «mientras se magnetizaban», agrega Hood. Y cualquier campo magnético preexistente dentro de la Luna habría magnetizado aún más la eyección.

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Hood dice que Reiner Gamma «es quizás la característica más enigmática de la Luna y su origen probablemente no se resolverá por completo durante mucho tiempo». Eso es porque, dice, presenta dos problemas separados: el origen de su anomalía magnética y el origen de sus marcas de albedo curvilíneas de color claro. 

«Las marcas del albedo son probablemente una consecuencia secundaria de la anomalía magnética», agrega Hood, «pero exactamente cómo... es un misterio continuo». La misión Lunar Vertex definitivamente ayudará a resolver este enigma.

Pero existe una tercera posibilidad para el campo magnético de Reiner Gamma, y ​​otras similares, que no implica impactos. Esta idea es una posibilidad endógena, o interna, por la cual la lava se enfrió sobre o cerca de la superficie en un momento en que la Luna tenía su propio campo magnético global. 

A medida que la roca fundida se solidificó, conservó un registro del campo incluso cuando el interior lunar se enfrió y la dínamo que generó el campo murió. Douglas J. Hemingway y Sonia M. Tikoo sugirieron en 2018 que podría haber campos magnéticos localizados «en forma de diques y canales subterráneos de lava fluyendo».

Si las anomalías magnéticas son endógenas, plantea interrogantes sobre los procesos volcánicos y geoquímicos que produjeron rocas con altas abundancias de hierro metálico, sugiere Blewett. 

Es más: nada en las muestras de Apollo, Luna o Chang'e tiene tales composiciones

Cualquiera sea su causa, parece que los campos magnéticos localizados protegen la superficie de la intemperie espacial normal que oscurece el regolito en áreas no magnéticas. También es posible que los efectos electromagnéticos locales causen el alto albedo, o reflectancia, del remolino al provocar el movimiento de polvo cargado electrostáticamente sobre los remolinos.

¿Qué tan fuertes son esos campos? Blewett dice: «En realidad, no conocemos la fuerza del campo local en el suelo dentro de una de las anomalías magnéticas. Esa será una de las principales contribuciones de Lunar Vertex. Sin embargo, es poco probable que los campos sean lo suficientemente fuertes como para proteger la superficie (o personas o equipos) de radiación peligrosa de alta energía como rayos cósmicos o partículas energéticas solares».

No hace falta ser experto

Los astrónomos aficionados no tienen que esperar al 2024 para explorarlos. Reiner Gamma es el más impresionante y el más fácil de ubicar, pero hay otros cuatro. En el extremo oriental, cerca del cráter Goddard, los remolinos de Mare Marginis son tenues y menos concentrados que Reiner Gamma. Una buena libración ayuda a tenerlos a la vista.

En el suroeste lunar, norte y este del cráter Sirsalis, hay un remolino que parece tener un gemelo más oscuro al lado. No muy lejos, al este del cráter Lohrmann, hay otro que Moore dice que parece un pulpo y Blewett llama «un pequeño remolino con forma de omega mayúscula». El más difícil de detectar puede ser un bucle brillante entre Airy y Parrot C.

Blewett también agrega a la lista «un punto brillante difuso entre los cráteres Dollond E y Descartes C». Esto está al sur de donde aterrizó el Apolo 16, en un área con un fuerte campo magnético.