La capa superficial de nuestro satélite natural guarda evidencias de explosiones estelares que tuvieron lugar a cientos de años luz de distancia. Ese polvo cósmico viajó hasta el Sistema Solar y se integró al regolito lunar, esa mezcla de partículas, rocas y fragmentos que recubre la Luna.
El principal reto era distinguir esa señal entre los numerosos impactos que han removido el terreno durante millones de años. Un grupo de investigación encabezado por la científica planetaria Emily Costello, de la Universidad de Hawái en Mānoa, ha desarrollado un modelo matemático que permite reconstruir la distribución de restos de supernovas dentro del suelo lunar.
Esta propuesta plantea que la Luna puede funcionar como un archivo de la actividad estelar que ha rodeado al Sistema Solar. En nuestro planeta, los sedimentos oceánicos retienen radioisótopos de origen interestelar, pero el avance del tiempo elimina una porción importante de ese registro.
La erosión, las placas tectónicas y la subducción terrestres transforman o destruyen las capas geológicas más antiguas. En cambio, la Luna no tiene atmósfera ni tectónica activa, por lo que conserva materiales que en la Tierra ya se han perdido.
Según los cálculos, el regolito lunar podría almacenar datos de entre 80 y 100 millones de años, quizás incluso más. Esto amplía de manera notable el horizonte temporal de los archivos terrestres, que solo ofrecen información confiable de los últimos 10 millones de años. Acceder a ese registro permitiría rastrear el viaje del Sistema Solar por la Vía Láctea y examinar los momentos en que atravesó zonas impactadas por explosiones de estrellas masivas.
Una supernova se produce cuando una estrella agota su ciclo vital y libera una inmensa cantidad de energía y materia. La explosión esparce elementos químicos y radioisótopos por el medio interestelar. Parte de esos restos viajan durante millones de años hasta llegar a otros sistemas. Al alcanzar las proximidades del Sol, pueden depositarse en planetas, asteroides y lunas.
Uno de los isótopos más relevantes es el hierro-60, un elemento radiactivo detectado tanto en sedimentos marinos como en materiales lunares, lo que indica explosiones cercanas en la historia cósmica reciente. Estudios anteriores identificaron dos oleadas de llegada de estos restos hace aproximadamente 2,3 millones y 7,3 millones de años.
Estas señales no significan que una supernova haya explotado en la Luna o la Tierra, sino que los materiales expulsados por eventos lejanos llegaron hasta ambos cuerpos celestes.
“Me parece maravilloso que los restos de estrellas pasadas puedan utilizarse para desentrañar la vasta historia de nuestro vecindario Tierra-Luna si sabemos cómo interpretar el polvo estelar”, declaró Costello.
Cómo los cráteres revuelven el registro cósmico
Aunque la Luna carece de lluvia, viento y tectónica, su superficie no permanece intacta. Está sometida constantemente al impacto de micrometeoritos, fragmentos rocosos y cuerpos mayores. Cada colisión excava, desplaza, compacta o expone capas del suelo. Este fenómeno se conoce como jardinería de impacto, una metáfora del constante movimiento del regolito.
La jardinería de impacto modifica la posición original de las partículas que cayeron sobre la Luna. Un radioisótopo depositado tras una supernova puede ser enterrado por un impacto posterior o volver a la superficie tras otra colisión. Durante decenas de millones de años, este intercambio difumina los límites entre capas de distintas edades. Por ello, encontrar hierro-60 o plutonio-244 a cierta profundidad no es suficiente para determinar su fecha de llegada.
Los autores del estudio consideran este desafío como uno de los principales problemas de la ciencia planetaria.
“La redistribución vertical de materiales en el regolito lunar, que abarca desde productos de meteorización espacial producidos continuamente hasta pulsos esporádicos de isótopos derivados de supernovas o kilonovas, sigue siendo un problema fundamental en la ciencia planetaria”, señalaron en el trabajo.
El artículo también destacó la utilidad del suelo lunar para investigaciones más allá de las supernovas.
“El regolito lunar sirve como registro de la historia del Sistema Solar, preservando evidencia del viento solar, los rayos cósmicos y los eventos interestelares episódicos. Sin embargo, este registro se ve alterado por la formación de cráteres”, afirmaron.
El nuevo modelo aborda esta dificultad con una descripción estadística del comportamiento del regolito. Los científicos integraron en una sola estructura matemática procesos que antes se trataban por separado: la compactación por impactos, la excavación de material desde niveles inferiores, la desintegración radiactiva de los isótopos y la meteorización espacial.
Costello y su equipo llamaron a esta herramienta un “modelo estocástico unificado”. El término “estocástico” hace referencia a procesos que involucran azar. Aquí es imposible conocer la secuencia exacta de impactos que afectó cada parte del suelo lunar. Los meteoritos varían en tamaño, velocidad, ángulo y energía, por lo que cada muestra lunar contiene una historia local única.
El modelo no busca reconstruir la trayectoria de cada partícula individual, sino que calcula el comportamiento promedio de una señal interestelar cuando compite con los procesos que la entierran o la devuelven a la superficie. La clave consiste en comparar esas predicciones con las concentraciones medidas a diferentes profundidades.
“Para modelar la formación de suelo lunar por impacto, debemos equilibrar una compleja red de mecanismos físicos, que incluyen la compactación por impacto, la excavación, la desintegración radiactiva y la erosión espacial, todos operando simultáneamente dentro de un único y elegante modelo continuo”, explicó Costello.
La investigadora explicó el principio general:
“Nuestro modelo matemático trata la formación de suelo lunar por impacto como una competencia entre las fuerzas que entierran el suelo y los impactos que lo desentierran. También considera la desintegración radiactiva de los restos estelares, al tiempo que determina con precisión cuándo y dónde se depositó nuevo polvo estelar mediante supernovas episódicas”.
Apolo y Artemis: dos hitos en la exploración lunar
El equipo validó su modelo con muestras de suelo lunar recolectadas por las misiones Apolo. Estas muestras resultaron ideales porque sus perfiles de profundidad y edades contaban con estimaciones independientes. Al comparar las predicciones del modelo con las concentraciones de hierro-60 medidas, encontraron una concordancia que confirmó la capacidad del método para distinguir el efecto de la jardinería de impacto de la llegada de polvo interestelar.
“Cuando compartí por primera vez los resultados de mi modelo, mis colegas se sorprendieron de la gran concordancia entre el modelo y las mediciones. Este nivel de fidelidad entre las observaciones empíricas y un modelo físico es emocionante y extraordinario”, sostuvo Costello.
El estudio no se centró solo en el hierro-60. También incluyó otros radioisótopos pesados como plutonio-244, yodo-129, hafnio-182 y curio-247. Cada uno tiene una vida radiactiva particular y puede proporcionar información distinta sobre los eventos que los generaron. La combinación de estas señales permitiría identificar episodios de deposición, establecer intervalos temporales y buscar huellas de fenómenos astrofísicos variados.
“Los modelos de jardinería de regolito son cruciales para estudiar la caída de escombros de eventos astrofísicos cercanos. Se sugirió que las explosiones de supernovas cercanas podrían haber depositado en la Tierra cantidades pequeñas pero detectables de otros isótopos vivos. También se observa en los rayos cósmicos, lo que indica además que recientemente hubo supernovas cercanas que impulsaron la aceleración de partículas”, afirmaron los investigadores.
La próxima oportunidad para ampliar este registro vendrá de las futuras misiones de recolección de muestras. El programa Artemis de la NASA planea llevar astronautas de vuelta a la Luna para obtener nuevos materiales. Núcleos extraídos a mayores profundidades podrían contener capas menos alteradas por impactos recientes, con información sobre épocas más antiguas del entorno galáctico del Sistema Solar.
El modelo no solo sirve para interpretar las muestras existentes, sino que también puede guiar dónde perforar, a qué profundidad extraer núcleos y qué concentraciones de radioisótopos buscar en los laboratorios. Si futuras misiones recuperan material de diferentes sitios lunares, los científicos podrán comparar cómo cambia el registro según la intensidad local de los impactos.
“El regolito lunar actúa como un archivo cósmico a largo plazo que puede preservar la historia durante 80 a 100 millones de años o más. Comprender la física de la mezcla del regolito garantiza que, cuando los futuros astronautas regresen con núcleos más profundos, podremos interpretar correctamente las capas revueltas para reconstruir la historia del viaje de nuestro Sistema Solar a través de la galaxia”, explicó Costello.
“Estas futuras muestras tomadas de la Luna, al ser consideradas junto con nuestro modelo de jardinería, podrían revelar nuevos datos sobre un capítulo desconocido de la historia de las supernovas”, concluyó la investigadora.
Fuente: Infobae