¿Podría la Luna mantener una atmósfera?

Cuando pensamos en terraformar un cuerpo en nuestra galaxia, Marte recibe mucha consideración como el cuerpo potencial más cercano. Pero, ¿y la Luna?

Actualmente está más allá de nuestra capacidad agregar una atmósfera a un planeta o una luna, pero no es imposible y probablemente se hará en el futuro.

Si añadimos una atmósfera a la Luna de la Tierra, ¿qué tan estable sería? ¿Lo robaría la Gravedad de la Tierra? ¿ Lo protegería el campo magnético de la Tierra?

Pregunta inspirada en una respuesta MUY incorrecta a una pregunta reciente. Ya sabes quién eres, gracias por la inspiración.
Mi conocimiento es limitado, pero el problema es masivo. La luna no tiene suficiente masa para mantener una atmósfera.
@JamesJenkins: Me preguntaba cuánto tiempo pasaría antes de que alguien hiciera algo con esa respuesta en particular...
@PearsonArtPhoto y ahora tengo curiosidad...
@JanDvorak: Digamos que una persona que debería haber sabido mejor que space.stackexchange.com/q/12556/25 era sobre la Luna...
Los cinturones de Van Allen están muy por debajo de la órbita de la Luna, por lo que no protegería.

Respuestas (4)

Puede mantener una atmósfera, y de hecho lo hace . La atmósfera es algo parecido a un vacío terrestre de alto grado. Pero eso probablemente no sea lo que estás buscando.

Bien, entonces, ¿qué pasaría con, digamos, una atmósfera del tamaño de la Tierra en la Luna? Muchas cosas realmente interesantes sucederían en realidad. En primer lugar, en los días más largos de la noche, la atmósfera puede congelarse. También tendría un volumen de viento alto, en el terminador día/noche. Perdería gran parte de su atmósfera (consulte esta pregunta de física ) debido al viento solar y simplemente perdería al tener demasiada energía.

En pocas palabras, la atmósfera se mantendría, pero solo por quizás 1000 años (ver este artículo ). Las cúpulas son probablemente la mejor manera para el futuro previsible en la Luna.

Para ilustrar esto, Wikipedia proporciona un cuadro realmente ordenado que muestra las partículas atmosféricas que se pegarían frente a la temperatura y el tamaño.

Gráfico que ilustra qué moléculas permanecerán frente a la temperatura y el tamaño

¿No podría la Luna tener una ionosfera que la proteja de alguna manera contra el viento solar, como Venus? Y las velocidades del viento que giran la atmósfera en relación con el Sol mucho más rápido, de nuevo como el clima en el tardío Venus, que la propia Luna gira, para nivelar las temperaturas diurnas/nocturnas. El 60% de la masa de la Luna es oxígeno, por lo que si bien la variedad de volátiles potenciales es limitada (sin carbono ni nitrógeno), al menos no falta materia prima elemental para rellenar una atmósfera respirable a medida que se desgasifica. La masa de la atmósfera de la Tierra no es más que una millonésima parte de la masa del planeta.
El viento solar es un efecto menos grave, que se traduce principalmente en partículas más pequeñas. Las partículas más pequeñas son más fáciles de flotar a través de los procesos normales.
Pero el O2 no es tan ligero, y de todos modos hay un potencial de recarga, que dura tiempos evolutivos. Los animales antílopes en manadas podían respirar y reproducirse y saltar alto, y pastar hongos fertilizados, en un mundo tan lunático e inventado.
El O2 todavía es demasiado ligero para la luna. Ver mi última edición. Podría recargarse, pero el xenón es realmente la masa de partículas requerida para permanecer en la Luna sin recargarse.
Creo que la temperatura diurna de la luna puede alcanzar los ~400K, por lo que incluso el xenón tendería a obtener suficiente energía para escapar. Sospecho que sería un proceso lento (¿millones de años?) pero no indefinido.
Sí, el rango de alta temperatura de la luna lo hace difícil. Todavía...
El artículo de Universetoday dice: "La enorme gravedad de la Tierra empujaría los océanos de la Luna alrededor del planeta con mareas de 20 metros". Lo siento mucho, pero no creo que un artículo merezca una cita que contenga tales afirmaciones :-(
Eso supondría que tenía un océano, y no creo que suene descabellado en absoluto... Si tienes dudas, siéntete libre de abrir una pregunta sobre ese punto específico.
Probablemente la luna se pueda usar para purificar el aire y obtener Xeon de alta concentración. :|
El artículo vinculado no dice que una atmósfera permanecería solo por mil años. ¿De dónde sacaste esa información?

PearsonArtPhoto cubre el problema básico, que es que las moléculas de luz se mueven tan rápido que alcanzan la velocidad de escape lunar.

La velocidad promedio de las moléculas de un gas en particular es proporcional a la raíz cuadrada de (temperatura en Kelvin dividida por la masa molecular) .

Propongo un par de gases con un peso molecular superior al xenón (mw 54) que podrían ser capaces de sostener una atmósfera en la Luna, dado que hay muy poco xenón en el Sistema Solar.

Creo que las posibilidades de terraformar la Luna con una atmósfera son muy escasas, pero es un experimento mental interesante.

Butano (mw 58.) Hecho de elementos abundantes. Puede descomponerse en hidrocarburos más livianos con el tiempo, especialmente si interactúa con el hidrógeno del viento solar. Los butenos o los hidrocarburos más pesados ​​e insaturados (como el benceno) pueden durar más.

Cloro Cl 2 (mw 71.) No es uno de los diez elementos más comunes en el Sistema Solar, por lo que tendría que extraerse o importarse específicamente (el agua de mar de la Tierra tiene aproximadamente un 2 % de cloro en masa). Sería estable por sí solo , pero oxidaría las rocas y, por lo tanto, abandonaría la atmósfera si las rocas fueran deficientes en oxígeno. Forma una serie de óxidos gaseosos, pero estos son inestables con respecto a la descomposición en cloro y oxígeno, por lo que no se acumularían. Reaccionaría con el hidrógeno del viento solar para formar cloruro de hidrógeno, que tiene una masa molecular más baja.

EDIT 1: según Wikipedia, el viento solar es un flujo másico de aproximadamente 10 9 k gramo s , la mayor parte del cual es hidrógeno. En el radio orbital de la Tierra de 150 ⋅ 10 6 k metro , esto es simplemente:

10 9 4 ⋅ π ⋅ ( 150 ⋅ 10 6 ) 2 = 3.54 ⋅ 10 − 9 k gramo k metro 2 ⋅ s

o 0.11 k gramo k metro 2 ⋅ y mi a r . El radio de la Luna es de 1740 km, por lo que presenta una 9.511 ⋅ 10 6 k metro 2 superficie al viento solar. El hidrógeno total recibido por la luna del viento solar es, por lo tanto, aproximadamente 3.367 ⋅ 10 − 2 k gramo s por lo que la tasa de reposición de cloro Cl 2 que se ha convertido en HCl sería bastante trivial, en comparación con la tarea inimaginablemente grande de poner una atmósfera de cloro en la Luna en primer lugar. Me sorprende que este número sea tan pequeño.

La fotodisociación de Cl 2 en dos radicales Cl· (cada uno de los cuales tiene una masa inferior a la del CO 2 ) puede ser un mecanismo mucho más significativo de pérdida de cloro, pero no sé cómo cuantificarlo.

EDICIÓN 2: otra posibilidad es el dióxido de azufre SO 2 (mw 64). Probablemente sea más estable químicamente que cualquiera de mis propuestas anteriores. También existe una posible fuente no intencional para ello: si los programas de construcción masivos en la Luna se llevaran a cabo utilizando hormigón de azufre , podría degradarse en presencia de oxígeno a SO 2 . El hormigón de azufre es similar al hormigón regular en que contiene agregados, pero el azufre fundido se usa como aglutinante en lugar del cemento tradicional.

¿No se disociaría mal el butano?
@LorenPechtel la estabilidad del butano es un problema, ya lo mencioné. Pero el cloro se disocia mucho más que los hidrocarburos, en parte porque tiene color y en parte debido a su menor fuerza de unión, consulte cem.msu.edu/~reusch/OrgPage/bndenrgy.htm y en.wikipedia.org/wiki/Bond-dissociation_energy
Publiqué space.stackexchange.com/questions/12597/… con un enfoque en el xenón, ya que es un gas noble, pero lo animo a que publique una respuesta basada en el gas de su elección.
@James: supongo que esto es una consecuencia de la formación del sistema solar. En otras palabras, las diferencias de temperatura en el disco protoplanetario. No puedo encontrar los gráficos de temperatura, pero esa puede ser la razón por la cual el xenón es más raro en ciertas partes del sistema solar.
@steveverrill Wow: hubiera pensado que el butano se descompondría más fácilmente que el cloro.
@spacer Xenon es raro en el sistema solar por la misma razón que es raro en todo el universo. Todos los elementos, excepto el hidrógeno, se fabrican mediante fusión nuclear, y este proceso rara vez llega tan lejos como los elementos (moderadamente) pesados ​​como el xenón. Hay muchas anomalías, pero generalmente cuanto más pesado es un elemento, más raro es. en.wikipedia.org/wiki/Abundance_of_the_chemical_elements
@steveverrill y después de presentar la atmósfera SO2 cambiaríamos el nombre de Moon a Stinky :).
@MatasVaitkevicius - El olor a huevo podrido es H2S, no SO2. Sin embargo, no diría que ninguno de ellos, incluido el cloro, calificaría como "terraformación" de la Luna.
El cloro está fuera; no importa si las rocas tienen deficiencia de oxígeno, el cloro ocupará el lugar del oxígeno. No puede tener una atmósfera de cloro hasta que haya clorado toda la roca disponible y clorado el oxígeno que se expulsó. Tenga en cuenta que esto requiere el doble de cloro que el oxígeno.
@LorenPechtel No es así. El flúor desplazaría al oxígeno, pero el cloro y el oxígeno son muy similares en reactividad. Con el Silicio y el Aluminio, el Oxígeno desplazará al Cloro, y no al revés. Las reacciones 2 AlCl3 + 3 H2O -> Al2O3 + 6 HCly SiCl4 + 2 H2O -> SiO2 + 4 HClson ampliamente conocidas por proceder en la dirección de avance. Siguiendo su comentario, acabo de revisar crct.polymtl.ca/reacweb.htm y descubrí que las reacciones que involucran oxígeno elemental/cloro proceden (en la dirección del deltaG negativo) de la siguiente manera: 2 AlCl3 + 1.5 O2 -> Al2O3 + 3 Cl2ySiCl4 + O2 -> SiO2 + 2Cl2
@LevelRiverSt Coloréame sorprendido: pensé que la reacción del cloro procedía, pero no tan rápido como la del flúor.
La verdadera reactividad termodinámica de @LorenPechtel Oxygen está enmascarada por su extraña estructura electrónica, que presenta una barrera cinética significativa para la reacción en.wikipedia.org/wiki/Triplet_oxygen . Es por eso que el cloro y el peróxido de hidrógeno blanquearán el material orgánico a temperatura ambiente, pero el oxígeno no reacciona hasta que las temperaturas de combustión rondan los 250C. A pesar de que el calor de formación del CCl4 es menos de la mitad del del CO2.
@LorenPechtel Por lo general, es útil mirar la tabla de electronegatividad para tener una idea general de qué elemento desplaza a cuál. El oxígeno tiene mayor electronegatividad en la escala de Pauling que el cloro (3,44 para el oxígeno frente a 3,16 para el cloro), lo que significa que, según esa escala, es un oxidante más fuerte. Descargo de responsabilidad: es una comparación cruda que ignora muchos detalles, a veces esenciales. Por ejemplo, diferentes estados de oxidación posibles.

Si no recuerdo mal, la novela Moonseed (1998) de Stephen Baxter explora esta pregunta y responde que sí, podría mantener una atmósfera suficiente para sustentar la vida humana en la superficie durante un par de cientos de años antes de desaparecer. Apenas definitivo, pero no se queda atrás cuando se trata de investigación.

Un par de puntos no mencionados:

  1. La Luna tenía una atmósfera cuando tenía un océano de lava. Duró probablemente 70 millones de años más o menos, y creo que fue alrededor de 100-1000 Pascales, o un poco menos que un poco más que la presión atmosférica en Marte. Hay una serie de estimaciones diferentes para la densidad y la edad de la atmósfera lunar.

  2. La Luna está llena de hierro sin reducir, por lo que agregar oxígeno a la atmósfera hará que reaccione con el hierro, creando óxido de hierro. Óxido, en otras palabras. Entonces necesitarás aún más oxígeno, y la luna comenzaría a ponerse roja en las regiones ricas en hierro.

Referencia: ¿Hubo una ventana de habitabilidad temprana para la Luna de la Tierra? Referencia: [Un modelo de la atmósfera lunar primordial 2

Esta respuesta se mejoraría con la adición de referencias.
¿Unidad incorrecta? La presión atmosférica en Marte es de aproximadamente 0,006 bar.
Gracias. Correcciones hechas para ambos puntos. Sí, la unidad debe ser Pascales, no Bar. Además, agregué información adicional sobre el rango y la incertidumbre, ya que no creo que los números estén tan bien limitados en la literatura. Los números que publiqué estarían cerca de los valores mínimos. Otras estimaciones tienen una duración de hasta 70 millones de años.
¿Podría la Luna mantener una atmósfera?
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